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深入理解redis分布式鎖

哈嘍，大家好，我是指北君。

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本篇文件我們來(lái)介紹如何Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的演進(jìn)過(guò)程，以及為什么不能直接用Setnx實(shí)現(xiàn)分布式鎖。

1、分布式鎖簡(jiǎn)介

分布式鎖是控制分布式系統(tǒng)不同進(jìn)程共同訪問(wèn)共享資源的一種鎖的實(shí)現(xiàn)。如果不同的系統(tǒng)或同一個(gè)系統(tǒng)的不同主機(jī)之間共享了某個(gè)臨界資源，往往需要互斥來(lái)防止彼此干擾，以保證一致性。

業(yè)界流行的分布式鎖實(shí)現(xiàn)，一般有這3種方式：

• 基于數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的分布式鎖
• 基于Redis實(shí)現(xiàn)的分布式鎖
• 基于Zookeeper實(shí)現(xiàn)的分布式鎖

這里主要介紹如何通過(guò) Redis 來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖。在介紹 Redis 分布式鎖之前，我們首先介紹一下實(shí)現(xiàn)Redis 分布式鎖的關(guān)鍵命令。

2、setnx

setnx key value

Setnx（SET if Not eXists） 命令在指定的 key 不存在時(shí)，為 key 設(shè)置指定的值。

設(shè)置成功，返回 1 。設(shè)置失敗，返回 0 。

PS：Redis 官方是不推薦基于 setnx 命令來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖的，因?yàn)闀?huì)存在很多問(wèn)題，

①、單點(diǎn)問(wèn)題。比如：

• 客戶端A 從master拿到鎖lock01
• master正要把lock01同步(Redis的主從同步通常是異步的）給slave時(shí)，突然宕機(jī)了，導(dǎo)致lock01沒(méi)同步給slave
• 主從切換，slave節(jié)點(diǎn)被晉級(jí)為master節(jié)點(diǎn)
• 客戶端B到master拿lock01照樣能拿到。這樣必將導(dǎo)致同一把鎖被多人使用。

②、鎖的高級(jí)用法，比如讀寫鎖、可重入鎖等等，setnx 都比較難實(shí)現(xiàn)。

這里先介紹基于 sentnx 實(shí)現(xiàn)的分布式鎖，后面會(huì)介紹官方推薦的基于 redisson 來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖。

3、Redis-分布式鎖-階段1

接到上文，查詢?nèi)?jí)分類數(shù)據(jù)，如果我們部署了多個(gè)商品服務(wù)，然后多個(gè)線程同時(shí)去獲取三級(jí)分類數(shù)據(jù)，如果不加分布式鎖，就會(huì)導(dǎo)致，每一個(gè)部署的商品服務(wù)第一次查詢都會(huì)走 DB。

public Map> getCatelogJsonWithRedisLock() throws InterruptedException {
    // 一、獲取分布式鎖
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");

    if(lock){
        // true 表示加鎖成功,執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù)
        Map> dataFromDb = getDataFromDb();
        stringRedisTemplate.delete("lock");
        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機(jī)制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

4、Redis-分布式鎖-階段2

設(shè)置鎖自動(dòng)過(guò)期

public Map> getCatelogJsonWithRedisLock() throws InterruptedException {
    // 一、獲取分布式鎖
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");

    if(lock){
        // true 表示加鎖成功,執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù)
        // 設(shè)置過(guò)期時(shí)間
        stringRedisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
        Map> dataFromDb = getDataFromDb();
        stringRedisTemplate.delete("lock");
        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機(jī)制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

5、Redis-分布式鎖-階段3

setnx 命令和過(guò)期時(shí)間保證原子性。

public Map> getCatelogJsonWithRedisLock() throws InterruptedException {
    // 一、獲取分布式鎖
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111",30,TimeUnit.SECONDS);

    if(lock){
        // true 表示加鎖成功,執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù)
        // 設(shè)置過(guò)期時(shí)間
        //stringRedisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
        Map> dataFromDb = getDataFromDb();
        stringRedisTemplate.delete("lock");
        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機(jī)制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

6、Redis-分布式鎖-階段4

保證刪除的是自己的鎖。

public Map> getCatelogJsonWithRedisLock() throws InterruptedException {
    // 一、獲取分布式鎖
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,30,TimeUnit.SECONDS);

    if(lock){
        // true 表示加鎖成功,執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù) 
        // 設(shè)置過(guò)期時(shí)間
        //stringRedisTemplate.expire("lock",30,TimeUnit.SECONDS);
        Map> dataFromDb = getDataFromDb();
        String lockValue = stringRedisTemplate.opsForValue().get("lock");
        if(uuid.equals(lockValue)){
            stringRedisTemplate.delete("lock");
        }
        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機(jī)制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

7、Redis-分布式鎖-階段5

通過(guò)Lua腳本保證刪除鎖和判斷鎖兩個(gè)操作原子性

public Map> getCatelogJsonWithRedisLock(){
    // 一、獲取分布式鎖
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    Boolean lock = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,30,TimeUnit.SECONDS);

    if (lock) {
        System.out.println("獲取分布式鎖成功...");
        Map> dataFromDb = null;
        try {
            //加鎖成功...執(zhí)行業(yè)務(wù)
            dataFromDb = getDataFromDb();
        } finally {
            String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";

            //刪除鎖
            stringRedisTemplate.execute(new DefaultRedisScript(script, Long.class), Arrays.asList("lock"), uuid);

        }
        //先去redis查詢下保證當(dāng)前的鎖是自己的
        //獲取值對(duì)比，對(duì)比成功刪除=原子性 lua腳本解鎖
        // String lockValue = stringRedisTemplate.opsForValue().get("lock");
        // if (uuid.equals(lockValue)) {
        //     //刪除我自己的鎖
        //     stringRedisTemplate.delete("lock");
        // }

        return dataFromDb;
    }else{
        System.out.println("獲取分布式鎖失敗...等待重試...");
        //加鎖失敗...重試機(jī)制
        //休眠一百毫秒
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //自旋的方式
        return getCatelogJsonWithRedisLock();
    }
}

這也是分布式鎖的最終模式，需要保證兩個(gè)點(diǎn)：加鎖【設(shè)置鎖+過(guò)期時(shí)間】和刪除鎖【判斷+刪除】原子性。

本文題目：深入了解redis分布式鎖
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