浅谈Redis实现分布式锁

1 回顾下单机JVM锁

1.1 为什么要引入锁？

因为，线程是进程的一个实体，同一进程下的多个线程可以进行资源的共享，多个线程共享一个资源时则会进行资源的竞争进而引发线程异常。

无锁模式下资源不同步的体现：

代码：

public class Test1 {

    Ticket ticket = new Ticket();

    private void sellTest() {
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
            5,
            10,
            10L,
            TimeUnit.SECONDS,
            new LinkedBlockingDeque<>());
        for (int i = 0; i < 60; i++) {
            executor.execute(() -> {
                ticket.sellNoLock();
            });
        }
        executor.shutdown();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test1 test1 = new Test1();
        test1.sellTest();
    }
}


class Ticket {

    private int count = 50;

    //---------------------不加锁-----------------------
    
    /**
     * 方法需要sleep，不然太过简单不会导致多线程问题
     */
    public void sellNoLock() {
        if (count > 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);
                System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "--卖出了" + (count--) + "--剩余票数:" + count);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

结果：

1.2 单机JVM实现锁的两种方式

1.2.1 互斥锁

//-------------------------synchronized互斥锁---------------------

/**
 * synchronized互斥锁
 */
public synchronized void sellSynchronizedLock() {
    if (count > 0) {
        try {
            Thread.sleep(100);
            System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "--卖出了" + (count--) + "--剩余票数:" + count);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

1.2.2 lock可重入锁

//---------------------------ReentrantLock可重入锁---------------


ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

/**
 *ReentrantLock可重入锁
 */
public void sellReentrantLock() {
    lock.lock();
    try {
        Thread.sleep(100);
        if (count > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "--卖出了" + (count--) + "--剩余票数:" + count);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

以上两种都可以对线程进行对资源的互斥访问，可以这样理解

因此结果就是：

2 Redis实现分布式锁

2.1 为什么要引入分布式锁？

因为集群环境下，无法避免要把一个项目部署成多个节点，但是数据的一致性导致每个节点访问的数据都是一样的，至此我们可以把每一个项目节点都当做一个线程，整个分布式集群当做一个进程，数据就是多个节点共享的资源，因此难免会引发分布式环境下的多线程问题。

2.2 经典redis分布式锁

redis实现分布式锁需要借助lua脚本，所谓lua，解释起来比较麻烦，推荐看下Lua语言

简单的来讲，redis实现分布式锁利用的就是redis的特有命令加上高速存取的特性来进行的。

class RedisLock {

    /**
     * 锁键
     */
    private String lock_key = "redis_lock";

    /**
     * 锁过期时间
     */
    protected long internalLockLeaseTime = 10000;

    /**
     * 获取锁的超时时间
     */
    private long timeout = 999999;

    /**
     * SET命令的参数
     */
    SetParams params = SetParams.setParams().nx().px(internalLockLeaseTime);

    private JedisPool jedisPool = new JedisPool();

    /**
     * 加锁
     *
     * @param id
     * @return
     */
    public boolean lock(String id) {
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        Long start = System.currentTimeMillis();
        try {
            for (; ; ) {
                //SET命令返回OK ，则证明获取锁成功
                String lock = jedis.set(lock_key, id, params);
                if ("OK".equals(lock)) {
                    return true;
                }
                //否则循环等待，在timeout时间内仍未获取到锁，则获取失败
                long l = System.currentTimeMillis() - start;
                if (l >= timeout) {
                    return false;
                }
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } finally {
            jedis.close();
        }
    }

    /**
     * 解锁
     *
     * @param id
     * @return
     */
    public boolean unlock(String id) {
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then" +
                "   return redis.call('del',KEYS[1]) " +
                "else" +
                "   return 0 " +
                "end";
        try {
            Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lock_key),
                    Collections.singletonList(id));
            if ("1".equals(result.toString())) {
                return true;
            }
            return false;
        } finally {
            jedis.close();
        }
    }
}

使用：

//--------------------------redis分布式锁--------------------------

RedisLock redisLock = new RedisLock();

/**
 * redis分布式锁
 */
public void sellRedisLock() {
    String uid = UUID.randomUUID().toString();
    redisLock.lock(uid);
    try {
        Thread.sleep(100);
        if (count > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "--卖出了" + (count--) + "--剩余票数:" + count);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        redisLock.unlock(uid);
    }
}

2.3 redis实现可重入分布式锁

使用方式：

//---------------------redis分布式可重入锁-----------------------

Config config = null;

RedissonClient client = null;

RLock rLock = null;

public Ticket() {
    config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
    client = Redisson.create(config);
    rLock = client.getLock("lock1");
}

/**
 * redis分布式可重入锁
 */
public void sellRedissonLock() {
    try {
        rLock.lock();
        Thread.sleep(100);
        if (count > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "--卖出了" + (count--) + "--剩余票数:" + count);
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        rLock.unlock();
    }
}

2.4 流程和原理

Lua脚本原理：

if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] 
    then 
    return redis.call('del',KEYS[1])  
else  
    return 0  
end

解释：

• KEYS[1]代表的是你加锁的那个key，比如说：

• ARGV[1]代表的就是锁key的默认生存时间，默认30秒。

3 分布式锁的其他实现

3.1 基于数据库的分布式锁

要实现分布式锁，最简单的方式可能就是直接创建一张锁表，然后通过操作该表中的数据来实现了。当我们想要获得锁的时候，就可以在该表中增加一条记录，想要释放锁的时候就删除这条记录。

典型应用就是MySQL的乐观锁和悲观锁。

具体请参考下这篇文章：https://honeypps.com/architect/distribute-lock-based-on-database/

3.2 基于zookeeper的分布式锁

参考文章：https://www.jianshu.com/p/5d12a01018e1