关于Redis分布式锁的一些研究和思考

前言

在微服务的架构设计之下，不少场景都会使用到Redis的分布式锁来实现服务可靠性

目的

为了保证服务的可用咱们要知足最少如下4个条件：

1.互斥性，任何一个时刻只能有一个客户端持有锁 2.杜绝死锁，当一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其余客户端能加锁。 3.容错性，只要有一个redis节点是正常的就不会存在不能加解锁的状况 4.加锁解锁要是同一个客户端，不能有其余人把锁解了

代码实现

常见代码实现

错误代码1

public class RedisTool { 
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"; 

/** * 尝试获取分布式锁 
* @param jedis Redis客户端 
* @param lockKey 锁 
* @param requestId 请求标识
* @param expireTime 超期时间 
* @return 是否获取成功 
*/ 
public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) { 
String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime); 
    if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) { 
        return true; 
             } 
     return false; 
    }
    
    /** * 释放分布式锁 
    ** @param jedis     Redis客户端 
    * @param lockKey   锁 
    * @param requestId 请求标识 
    * @return 是否释放成功
    */
public static boolean releaseDistributedLock(JedisProxy jedisProxy, 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 = jedisProxy.eval(script,  Collections.singletonList(lockKey), 
    Collections.singletonList(requestId)); 
    if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {  
            return true; 
         }   
return false;
    }
}
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咱们加锁就一行代码：jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time)，这个set()方法一共有五个形参：

• 第一个为key，咱们使用key来当锁，由于key是惟一的。
• 第二个为value，咱们传的是requestId，不少童鞋可能不明白，有key做为锁不就够了吗，为何还要用到value？缘由就是咱们在上面讲到可靠性时，分布式锁要知足第四个条件解铃还须系铃人，经过给value赋值为requestId，咱们就知道这把锁是哪一个请求加的了，在解锁的时候就能够有依据。requestId可使用UUID.randomUUID().toString()方法生成
• 第三个为nxxx，这个参数咱们填的是NX，意思是SET IF NOT EXIST，即当key不存在时，咱们进行set操做；若key已经存在，则不作任何操做；
• 第四个为expx，这个参数咱们传的是PX，意思是咱们要给这个key加一个过时的设置，具体时间由第五个参数决定。
• 第五个为time，与第四个参数相呼应，表明key的过时时间。

总的来讲，执行上面的set()方法就只会致使两种结果：1. 当前没有锁（key不存在），那么就进行加锁操做，并对锁设置个有效期，同时value表示加锁的客户端。2. 已有锁存在，不作任何操做。

心细的童鞋就会发现了，咱们的加锁代码知足咱们可靠性里描述的三个条件。首先，set()加入了NX参数，能够保证若是已有key存在，则函数不会调用成功，也就是只有一个客户端能持有锁，知足互斥性。其次，因为咱们对锁设置了过时时间，即便锁的持有者后续发生崩溃而没有解锁，锁也会由于到了过时时间而自动解锁（即key被删除），不会发生死锁。最后，由于咱们将value赋值为requestId，表明加锁的客户端请求标识，那么在客户端在解锁的时候就能够进行校验是不是同一个客户端。因为咱们只考虑Redis单机部署的场景，因此容错性咱们暂不考虑。

加锁

常见错误1

比较常见的错误示例就是使用jedis.setnx()和jedis.expire()组合实现加锁，代码以下：

public static void wrongGetLock1(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) { 
Long result = jedis.setnx(lockKey, requestId);
if (result == 1) {
// 若在这里程序忽然崩溃，则没法设置过时时间，将发生死锁 
jedis.expire(lockKey, expireTime); 
} 
}
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setnx()方法做用就是SET IF NOT EXIST，expire()方法就是给锁加一个过时时间。乍一看好像和前面的set()方法结果同样，然而因为这是两条Redis命令，不具备原子性，若是程序在执行完setnx()以后忽然崩溃，致使锁没有设置过时时间。那么将会发生死锁。网上之因此有人这样实现，是由于低版本的jedis并不支持多参数的set()方法。

常见错误2

这一种错误示例就比较难以发现问题，并且实现也比较复杂。实现思路：使用jedis.setnx()命令实现加锁，其中key是锁，value是锁的过时时间。执行过程：1. 经过setnx()方法尝试加锁，若是当前锁不存在，返回加锁成功。2. 若是锁已经存在则获取锁的过时时间，和当前时间比较，若是锁已通过期，则设置新的过时时间，返回加锁成功。代码以下：

public static boolean wrongGetLock2(Jedis jedis, String lockKey, int expireTime) {
 long expires = System.currentTimeMillis() + expireTime; 
 String expiresStr = String.valueOf(expires);
 // 若是当前锁不存在，返回加锁成功
 
 if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) {
 return true;
 }
 // 若是锁存在，获取锁的过时时间
 String currentValueStr = jedis.get(lockKey);
 
 if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) {
 
 // 锁已过时，获取上一个锁的过时时间，并设置如今锁的过时时间
 
 String oldValueStr = jedis.getSet(lockKey, expiresStr);
 
 if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {
 // 考虑多线程并发的状况，只有一个线程的设置值和当前值相同，它才有权利加锁
 return true;
 }
 }
 // 其余状况，一概返回加锁失败
 return false;
}
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那么这段代码问题在哪里？1. 因为是客户端本身生成过时时间，因此须要强制要求分布式下每一个客户端的时间必须同步。 2. 当锁过时的时候，若是多个客户端同时执行jedis.getSet()方法，那么虽然最终只有一个客户端能够加锁，可是这个客户端的锁的过时时间可能被其余客户端覆盖。3. 锁不具有拥有者标识，即任何客户端均可以解锁。

解锁

常见错误1

最多见的解锁代码就是直接使用jedis.del()方法删除锁，这种不先判断锁的拥有者而直接解锁的方式，会致使任何客户端均可以随时进行解锁，即便这把锁不是它的。

public static void wrongReleaseLock1(Jedis jedis, String lockKey) {
    jedis.del(lockKey);
}
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常见错误2

这种解锁代码乍一看也是没问题，甚至我以前也差点这样实现，与正确姿式差很少，惟一区别的是分红两条命令去执行，代码以下：

public static void wrongReleaseLock2(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) { 
// 判断加锁与解锁是否是同一个客户端
if (requestId.equals(jedis.get(lockKey))) { 
// 若在此时，这把锁忽然不是这个客户端的，则会误解锁 
    jedis.del(lockKey); 
    } 
}
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如代码注释，问题在于若是调用jedis.del()方法的时候，这把锁已经不属于当前客户端的时候会解除他人加的锁。那么是否真的有这种场景？答案是确定的，好比客户端A加锁，一段时间以后客户端A解锁，在执行jedis.del()以前，锁忽然过时了，此时客户端B尝试加锁成功，而后客户端A再执行del()方法，则将客户端B的锁给解除了。

总结

本文主要介绍了如何使用Java代码正确实现Redis分布式锁，对于加锁和解锁也分别给出了两个比较经典的错误示例。其实想要经过Redis实现分布式锁并不难，只要保证能知足可靠性里的四个条件。互联网虽然给咱们带来了方便，只要有问题就能够google，然而网上的答案必定是对的吗？其实否则，因此咱们更应该时刻保持着质疑精神，多想多验证。