什么是Redis分布式鎖

這篇文章主要介紹“什么是Redis分布式鎖”，在日常操作中，相信很多人在什么是Redis分布式鎖問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”什么是Redis分布式鎖”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

什么是分布式鎖

在分布式系統中，有些業務場景會用到分布式鎖，實現分布式鎖的方式有很多，本篇主要講根據Redis如何來實現。

首先我們要知道分布式鎖的一些基本特點:

1. 互斥性：只有一個客戶端可以持有鎖

2. 不會產生死鎖：即使持有鎖的客戶端崩潰，也能保證后續其他客戶端可以獲得鎖

3. 只有持有這把鎖的客戶端才能解鎖

下邊我們通過幾個例子來說明分布式鎖為什么需要以上3個特點。

不加客戶端校驗解鎖

/**
 * 使用jedis客戶端實現分布式鎖
 * @Author: maomao
 * @Date: 2021-04-27 08:42
 */
public class DistLock {

    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
    private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;

    /**
     * 嘗試獲取分布式鎖
     * @param jedis Redis客戶端
     * @param lockKey 鎖
     * @param value 值
     * @param expireTime 超期時間
     * @return 是否獲取成功
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String value, String requestId, int expireTime) {
        // set支持多個參數 NX（not exist） XX（exist） EX（seconds） PX（million seconds）
        String result = jedis.set(lockKey, value, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 直接刪除解鎖，未判斷客戶端ID，會導致其他客戶端把鎖釋放
     * @param jedis
     * @param lockKey
     */
    public static void releaseLock1(Jedis jedis, String lockKey) {
        jedis.del(lockKey);
    }
}

上邊代碼是一個不驗證客戶端的例子，加鎖是沒有問題的，但在解鎖時會有很大的問題。

通過上圖可以看到，因為沒有校驗客戶端邏輯，Thread B可以直接解鎖，而Thread A程序還未執行完，但已被解鎖，造成鎖失效。如果此時有其他客戶端加鎖是可以加鎖成功的。

那我們可以在代碼中增加一個客戶端校驗不就可以了？

加客戶端校驗解鎖

   /**
     * 嘗試獲取分布式鎖
     * @param jedis Redis客戶端
     * @param lockKey 鎖
     * @param requestId 請求標識-修改此處為客戶端唯一標致
     * @param expireTime 超期時間
     * @return 是否獲取成功
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {
        // set支持多個參數 NX（not exist） XX（exist） EX（seconds） PX（million seconds）
        String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

   /**
     * 增加鎖判斷，但因判斷與刪除不是原子操作，在并發場景時，會導致錯誤刪除
     * @param jedis
     * @param lockKey
     * @param requestId
     */
    public static void releaseLock2(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
        // 判斷加鎖與解鎖是不是同一個客戶端
        if (requestId.equals(jedis.get(lockKey))) {
            // 若在此時，這把鎖突然不是這個客戶端的，則會誤解鎖
            // 兩個操作不能保證原子性
            jedis.del(lockKey);
        }
    }

在解鎖代碼中可以看到，我們也增加了客戶端標志校驗應該可以解決客戶端校驗問題了吧？其實并沒有，我們要知道對redis來說，每個命令都是原子的，你的get與del方法是兩個命令，無法保證原子操作。也就是我們多線程中常見的i++;操作，其實他是由3個操作執行。

那我們如何確保get與del的原子操作呢？我們可以使用lua腳本來實現。上述代碼我們可以調整為一個lua腳本。

   /**
     * 釋放分布式鎖，使用lua腳本刪除，可確保判斷與刪除的原子操作
     * @param jedis Redis客戶端
     * @param lockKey 鎖
     * @param requestId 請求標識
     * @return 是否釋放成功
     */
    public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
        if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

通過增加客戶端校驗與解鎖的原子性就可以實現安全的解鎖。

有了上邊的方式是不是就可以確保分布式鎖的全部問題了？并不是，還有一種場景沒有考慮到。

程序執行時間超出鎖的過期時間

如果我們的加鎖程序執行時間超出鎖過期時間時，就會導致分布式鎖失效。此時其他客戶端是可以獲得到鎖的。如下圖：

那么這種問題如何解決呢？

Redission

Redisson是一個在Redis的基礎上實現的Java駐內存數據網格（In-Memory Data Grid），提供了分布式和可擴展的Java數據結構，比如分布式對象，分布式集合（Map、List、Queue、Set），分布式鎖等等功能，不需要自己去運行一個服務實現。

Redisson官網

Redisson Git地址

Redission是由一個中國人與俄羅斯人共同發起的，所以中文文檔比較詳細。

使用Redission實現分布式鎖

使用Redission可以很簡單的實現分布式鎖，代碼如下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //設定鎖標志
        //會在redis中創建一個Hash，Key是客戶端UUID，value是鎖重入次數
        RLock rLock = redissonClient.getLock("lockKey");
        // 最多等待100秒、上鎖10s以后自動解鎖
        if(rLock.tryLock(100,10, TimeUnit.SECONDS)){
            System.out.println("獲取鎖成功，此時可以查看redis中的數據！");
        }
        //線程等待后可在redis中查到
        Thread.sleep(20000);
        rLock.unlock();
}

Redission不只可以實現獨占鎖，還可以實現如：可重入鎖、公平鎖、聯鎖、紅鎖、讀寫鎖等等。

redission實現分布式鎖的邏輯基本與上邊我們講的原理差不多，它還解決了我們最后一個問題，程序執行時間超出鎖過期時間的問題。

他使用了一個《看門狗》的概念來實現自動續期。默認最大續期時間30s，也就是說如果業務超出30秒還未執行會自動解鎖。

到此，關于“什么是Redis分布式鎖”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！