菜鸟带你手撕分布式锁-redis，看完不会算我输

背景

今天是五一，决定不出去，在家里撸代码，今天学习redis，因而准备写个基于redis的分布式锁。因为本人属于菜鸟级别，在写的过程当中遇到各类问题，功夫不负有心人，终于搞定，若是发现实现有问题，欢迎指导，感谢.

在单机时代，虽然不须要分布式锁，但也面临过相似的问题，只不过在单机的状况下，若是有多个线程要同时访问某个共享资源的时候，咱们能够采用线程间加锁的机制，即当某个线程获取到这个资源后，就当即对这个资源进行加锁，当使用完资源以后，再释放锁，其它线程就能够接着使用了。JAVA中已提供相关工具类。可是到了分布式系统的时代，这种线程或者进程之间的锁机制，就可能没做用了，系统可能会有多份而且部署在不一样的机器上，这些资源已经不是在线程之间共享了，而是属于进程之间共享的资源。所以，为了解决这个问题，咱们就必须引入「分布式锁」。

分布式锁，是指在分布式的部署环境下，经过锁机制来让多客户端互斥的对共享资源进行访问。

通常分布式锁要知足一下几点要求：

• 排他性：在同一时间只会有一个客户端能获取到锁，其它客户端没法同时获取
• 避免死锁：这把锁在一段有限的时间以后，必定会被释放（正常释放或异常释放）
• 高可用：获取或释放锁的机制必须高可用且性能佳

分布式锁实现方式

目前主流的分布式锁实现主要有如下几种

• 基于redis实现
• 基于数据库实现
• 基于zookeeper的实现

今天主要将基于redis实现分布式锁

redis分布式锁实现

redis分布式锁基础知识

• 缓存过时

  缓存能够设置过时时间，redis根据时间自动进行清理。

• setNx命令

将 key 的值设为 value ，当且仅当 key 不存在。
若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不作任何动做。
SETNX 是『SET if Not eXists』(若是不存在，则 SET)的简写。
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• lua脚本

  脚本语言，用于支持redis原子操做。

熟悉以上redis知识，实现redis分布式锁比较容易了。

关注点

• 缓存过时

  最好给加锁的key设置缓存过时时间，能够有效的防止死锁，好比某个进程加锁后没来得及释放锁，宕机，说来负责释放锁？

• set值

  加锁时，在redis中保存在各节点中惟一的值，防止不一样进程误解锁

好比serviceA已经在redis中加锁lock，通常serviceA执行时间为1秒，则设置缓存过时时间2秒，某天因为机器缘由serviceA执行了3秒，那么对应的锁已经失效，此期间B去加锁，并加锁成功， serviceA执行完会释放锁，致使serviceA会将B加的锁释放，因此产生误删锁，采用惟一值，避免这种状况产生。删锁会检查值，若是加锁与解锁的值不相同则不容许解锁。

• 加锁与失效时间必需要原子性

核心逻辑

一、利用SETNX命令加锁

public static String set(String key, String value, long timeout) {
        Jedis jedis = getJedis();
        try {
            String ret = jedis.set(key, value, "NX", "PX", timeout);
            return ret;
        } finally {
            close(jedis);
        }
    }
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二、实现阻塞加锁和非阻塞加锁

/** * 阻塞加锁 */
    public void lock() {
        if (tryLock()) {
            return;
        }
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //lock
        lock();
 }  /** * 基于setNx实现非阻塞锁 * * @return */ public boolean tryLock() { String uuid = UUID.randomUUID().toString(); String ret = JedisUtis.set(LOCK_KEY, uuid, DEFAULT_TIME_OUT); if ("OK".equals(ret)) { //lock success LOCAL.set(uuid); return true; } return false; }  public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit){ String uuid = UUID.randomUUID().toString(); String ret = JedisUtis.set(LOCK_KEY, uuid, unit.toMillis(time)); if ("ok".equals(ret)) { LOCAL.set(uuid); //lock success return true; } return false; } 复制代码

三、解锁

解锁的同时须要去检查值是否与加锁的值相同，不相同则不容许解锁，这里是经过ThreadLocal传加锁产生的uuid

/** * unlock * 执行lua脚本，保证原子性 */
    public void unlock() {
        release();
    }
 private void release() { String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end"; JedisUtis.remove(LOCK_KEY, script, LOCAL.get()); } 复制代码

场景验证

12306售票是并发学习中经典案例，仍是拿这个举例，好比有100 tickets，有多个售票窗口同时售票，怎么保证不被重复卖

/** * 线程不安全示例 * * @author Qi.qingshan * @date 2020/5/1 */
public class SaleTicket implements Runnable {
 private int tickets = 100;  public void run() { for (; ; ) { sale(); if (tickets < 0) break; } } }  /** * 售票 */ private void sale() { if (tickets > 0) { tickets--; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - 在售第" + (100 - tickets) + "票 :: 剩余" + (tickets)); } try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {  } } } 复制代码

测试类

/** * @author Qi.qingshan * @date 2020/5/1 */
public class SaleTicketTest {
 BlockingDeque queue = new LinkedBlockingDeque(100);  private ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(10, 50, 100, TimeUnit.SECONDS, queue);  @Test public void testSaleTickets() throws IOException { SaleTicket saleTicket = new SaleTicket(); executor.execute(new Thread(saleTicket, "售票员001")); executor.execute(new Thread(saleTicket, "售票员002")); executor.execute(new Thread(saleTicket, "售票员003")); executor.execute(new Thread(saleTicket, "售票员004")); System.in.read(); } } 复制代码

存在重复售票状况，改用redisLock,调整核心代码

public void run() {
        for (; ; ) {
            lock.lock();
            try {
                sale();
                if (tickets < 0) break;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
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执行结果以下

完整代码已上传github.com/qiqsa/distr…