目錄結(jié)構(gòu)：

[前言]
[可靠性]
[代碼實現(xiàn)]
- [組件依賴]
- [加鎖代碼]
- [解鎖代碼]
[總結(jié)]
[參考閱讀]

一、前言

1.1 實現(xiàn)方式

分布式鎖一般有三種實現(xiàn)方式：1. 數(shù)據(jù)庫樂觀鎖；2. 基于Redis的分布式鎖；3. 基于ZooKeeper的分布式鎖。本篇博客將介紹第二種方式，基于Redis實現(xiàn)分布式鎖。雖然網(wǎng)上已經(jīng)有各種介紹Redis分布式鎖實現(xiàn)的博客，然而他們的實現(xiàn)卻有著各種各樣的問題，為了避免誤人子弟，本文將詳細介紹如何正確地實現(xiàn)Redis分布式鎖。
Springboot集成Redis參考：https://www.cnblogs.com/zwqh/p/11664782.html，我們使用Springboot2.0默認的Lettuce連接。

1.2 使用場景

參考：https://blog.csdn.net/chunqiu3351/article/details/100762270
分布式鎖的思路是：
在整個系統(tǒng)提供一個全局、唯一的獲取鎖的“東西”，然后每個系統(tǒng)在需要加鎖時，都去問這個“東西”拿到一把鎖，這樣不同的系統(tǒng)拿到的就可以認為是同一把鎖。

二、可靠性

首先，為了確保分布式鎖可用，我們至少要確保鎖的實現(xiàn)同時滿足以下四個條件：

互斥性。在任意時刻，保證只有一臺機器的一個線程可以持有鎖。
不會發(fā)生死鎖。即使有一個客戶端在持有鎖的期間崩潰而沒有主動解鎖，也能保證后續(xù)其他客戶端能加鎖。
具有容錯性。只要大部分的Redis節(jié)點正常運行，客戶端就可以加鎖和解鎖。
具備非阻塞性。一旦獲取不到鎖就立刻返回加鎖失敗。
解鈴還須系鈴人。加鎖和解鎖必須是同一個客戶端，客戶端自己不能把別人加的鎖給解了。

三、代碼實現(xiàn)

3.1 組件依賴

我們使用的是Springboot2.3.0版本，首先我們要通過Maven引入spring-boot-starter-data-redis操作Redis，在pom.xml文件加入下面的代碼：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

3.2 加鎖代碼

正確姿勢

Talk is easy, show me the codes first。先展示代碼，再帶大家慢慢解釋為什么這樣實現(xiàn)：

    /**
     * 獲取鎖
     *
     * @param lockKey    鎖
     * @param identity   身份標(biāo)識（保證鎖不會被其他人釋放）
     * @param expireTime 鎖的過期時間（單位：秒）
     * @return
     */
    public boolean lock(String lockKey, String identity, long expireTime) {
        boolean lockResult = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, identity, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
        return lockResult;
    }

可以看到，我們加鎖就一行代碼：redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, identity, expireTime, TimeUnit.SECONDS)，這個setIfAbsent()方法一共有4個形參：

第一個為key，我們使用key來當(dāng)鎖，因為key是唯一的,一個資源對應(yīng)一個唯一的key。
第二個為value，我們傳的是requestId，很多童鞋可能不明白，有key作為鎖不就夠了嗎，為什么還要用到value？原因就是我們在上面講到可靠性時，分布式鎖要滿足第四個條件解鈴還須系鈴人，通過給value賦值為requestId，我們就知道這把鎖是哪個請求加的了，在解鎖的時候就可以有依據(jù)。requestId可以使用UUID.randomUUID().toString()方法生成。
第三個參數(shù)expireTime為過期時間，此參數(shù)保證程序加鎖后崩潰導(dǎo)致不能主動釋放鎖的時候自動釋放鎖，防止出現(xiàn)死鎖。
第四個參數(shù)，鎖的過期時間（單位：秒）。

為什么使用setIfAbsent方法呢？這個方法的好處就是，如果redis中已經(jīng)存在這個key了，就會返回失敗，并且不改變redis中的數(shù)據(jù)，這樣就不會把別的線程的加的鎖給覆蓋掉。
總的來說，執(zhí)行上面的setIfAbsent方法就只會導(dǎo)致兩種結(jié)果：1. 當(dāng)前沒有鎖（key不存在），那么就進行加鎖操作，并對鎖設(shè)置個有效期，同時value表示加鎖的客戶端。2. 已有鎖存在，不做任何操作。

會發(fā)現(xiàn)，我們的加鎖代碼滿足我們可靠性里描述的三個條件。首先，setIfAbsent()可以保證如果已有key存在，則函數(shù)不會調(diào)用成功，也就是只有一個客戶端能持有鎖，滿足互斥性。其次，由于我們對鎖設(shè)置了過期時間，即使鎖的持有者后續(xù)發(fā)生崩潰而沒有解鎖，鎖也會因為到了過期時間而自動解鎖（即key被刪除），不會發(fā)生死鎖。最后，因為我們將value賦值為requestId，代表加鎖的客戶端請求標(biāo)識，那么在客戶端在解鎖的時候就可以進行校驗是否是同一個客戶端。由于我們只考慮Redis單機部署的場景，所以容錯性我們暫不考慮。

3.2.1 錯誤示例1

比較常見的錯誤示例就是使用jedis.setnx()和jedis.expire()組合實現(xiàn)加鎖，代碼如下：

public static void wrongGetLock1(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {

    Long result = jedis.setnx(lockKey, requestId);
    if (result == 1) {
        // 若在這里程序突然崩潰，則無法設(shè)置過期時間，將發(fā)生死鎖
        jedis.expire(lockKey, expireTime);
    }

}

setnx()方法作用就是SET IF NOT EXIST，expire()方法就是給鎖加一個過期時間。乍一看好像和前面的set()方法結(jié)果一樣，然而由于這是兩條Redis命令，不具有原子性，如果程序在執(zhí)行完setnx()之后突然崩潰，導(dǎo)致鎖沒有設(shè)置過期時間。那么將會發(fā)生死鎖。網(wǎng)上之所以有人這樣實現(xiàn)，是因為低版本的jedis并不支持多參數(shù)的set()方法。

3.2.2 錯誤示例2

這一種錯誤示例就比較難以發(fā)現(xiàn)問題，而且實現(xiàn)也比較復(fù)雜。實現(xiàn)思路：使用jedis.setnx()命令實現(xiàn)加鎖，其中key是鎖，value是鎖的過期時間。執(zhí)行過程：1. 通過setnx()方法嘗試加鎖，如果當(dāng)前鎖不存在，返回加鎖成功。2. 如果鎖已經(jīng)存在則獲取鎖的過期時間，和當(dāng)前時間比較，如果鎖已經(jīng)過期，則設(shè)置新的過期時間，返回加鎖成功。代碼如下：

public static boolean wrongGetLock2(Jedis jedis, String lockKey, int expireTime) {

    long expires = System.currentTimeMillis() + expireTime;
    String expiresStr = String.valueOf(expires);

    // 如果當(dāng)前鎖不存在，返回加鎖成功
    if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) {
        return true;
    }

    // 如果鎖存在，獲取鎖的過期時間
    String currentValueStr = jedis.get(lockKey);
    if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) {
        // 鎖已過期，獲取上一個鎖的過期時間，并設(shè)置現(xiàn)在鎖的過期時間
        String oldValueStr = jedis.getSet(lockKey, expiresStr);
        if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {
            // 考慮多線程并發(fā)的情況，只有一個線程的設(shè)置值和當(dāng)前值相同，它才有權(quán)利加鎖
            return true;
        }
    }

    // 其他情況，一律返回加鎖失敗
    return false;

}

那么這段代碼問題在哪里？1. 由于是客戶端自己生成過期時間，所以需要強制要求分布式下每個客戶端的時間必須同步。 2. 當(dāng)鎖過期的時候，如果多個客戶端同時執(zhí)行jedis.getSet()方法，那么雖然最終只有一個客戶端可以加鎖，但是這個客戶端的鎖的過期時間可能被其他客戶端覆蓋。3. 鎖不具備擁有者標(biāo)識，即任何客戶端都可以解鎖。

3.3 解鎖代碼

正確姿勢

還是先展示代碼，再帶大家慢慢解釋為什么這樣實現(xiàn)：

    /**
     * 釋放鎖
     *
     * @param lockKey  鎖
     * @param identity 身份標(biāo)識（保證鎖不會被其他人釋放）
     * @return
     */
    public Object releaseLock(String lockKey, String identity) {
        String luaScript = "if " +
                "  redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] " +
                "then " +
                "  return redis.call('del', KEYS[1]) " +
                "else " +
                "  return 0 " +
                "end";
        DefaultRedisScript<Boolean> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
        redisScript.setResultType(Boolean.class);
        redisScript.setScriptText(luaScript);
        List<String> keys = new ArrayList<>();
        keys.add(lockKey);
        Object result = redisTemplate.execute(redisScript, keys, identity);
        return (boolean) result;
    }

我們寫了一個簡單的Lua腳本代碼。將Lua代碼傳到redisTemplate.execute()方法里，并使參數(shù)KEYS[1]賦值為keys，ARGV[1]賦值為identity。execute()方法是將Lua代碼交給Redis服務(wù)端執(zhí)行。

那么這段Lua代碼的功能是什么呢？其實很簡單，首先獲取鎖對應(yīng)的value值，檢查是否與identity相等，如果相等則刪除鎖（解鎖）。那么為什么要使用Lua語言來實現(xiàn)呢？因為要確保上述操作是原子性的。關(guān)于非原子性會帶來什么問題，可以閱讀【解鎖代碼-錯誤示例2】。那么執(zhí)行execute()方法可以確保原子性，源于Redis的特性，下面是官網(wǎng)對execute命令的部分解釋。

Lua腳本原子性說明

簡單來說，就是在execute命令執(zhí)行Lua代碼的時候，Lua代碼將被當(dāng)成一個命令去執(zhí)行，并且直到execute命令執(zhí)行完成，Redis才會執(zhí)行其他命令。

3.3.1 錯誤示例1

最常見的解鎖代碼就是直接使用jedis.del()方法刪除鎖，這種不先判斷鎖的擁有者而直接解鎖的方式，會導(dǎo)致任何客戶端都可以隨時進行解鎖，即使這把鎖不是它的。

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

3.3.2 錯誤示例2

這種解鎖代碼乍一看也是沒問題，甚至我之前也差點這樣實現(xiàn)，與正確姿勢差不多，唯一區(qū)別的是分成兩條命令去執(zhí)行，代碼如下：

public static void wrongReleaseLock2(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
        jedis.del(lockKey);
    }

}

如代碼注釋，問題在于如果調(diào)用jedis.del()方法的時候，這把鎖已經(jīng)不屬于當(dāng)前客戶端的時候會解除他人加的鎖。那么是否真的有這種場景？答案是肯定的，比如客戶端A加鎖，一段時間之后客戶端A解鎖，在執(zhí)行jedis.del()之前，鎖突然過期了，此時客戶端B嘗試加鎖成功，然后客戶端A再執(zhí)行del()方法，則將客戶端B的鎖給解除了。

四、 application.properties

redis配置信息：

spring.application.name=redis-distributed-lock
# 應(yīng)用服務(wù) WEB 訪問端口
server.port=8080
################ Redis 基礎(chǔ)配置 ##############
# Redis數(shù)據(jù)庫索引（默認為0）
spring.redis.database=0
# Redis服務(wù)器地址
spring.redis.host=127.0.0.1
# Redis服務(wù)器連接端口
spring.redis.port=6379
# Redis服務(wù)器連接密碼（默認為空）
spring.redis.password=
# 鏈接超時時間 單位 ms（毫秒）
spring.redis.timeout=3000
################ Redis 線程池設(shè)置 ##############
# 連接池最大連接數(shù)（使用負值表示沒有限制） 默認 8
spring.redis.lettuce.pool.max-active=8
# 連接池最大阻塞等待時間（使用負值表示沒有限制） 默認 -1
spring.redis.lettuce.pool.max-wait=-1
# 連接池中的最大空閑連接 默認 8
spring.redis.lettuce.pool.max-idle=8
# 連接池中的最小空閑連接 默認 0
spring.redis.lettuce.pool.min-idle=0

RedisLockTool.java

package com.erbadagang.springboot.redisdistributedlock.tool;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @description Redis分布式鎖實現(xiàn)工具類。
 * @ClassName: RedisLockTool
 * @author: 郭秀志 jbcode@126.com
 * @date: 2020/8/2 16:29
 * @Copyright:
 */
@Component
public class RedisLockTool {
    @Autowired
    RedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 獲取鎖
     *
     * @param lockKey    鎖
     * @param identity   身份標(biāo)識（保證鎖不會被其他人釋放）
     * @param expireTime 鎖的過期時間（單位：秒）
     * @return
     */
    public boolean lock(String lockKey, String identity, long expireTime) {
        boolean lockResult = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, identity, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
        return lockResult;
    }

    /**
     * 釋放鎖
     *
     * @param lockKey  鎖
     * @param identity 身份標(biāo)識（保證鎖不會被其他人釋放）
     * @return
     */
    public boolean releaseLock(String lockKey, String identity) {
        String luaScript = "if " +
                "  redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] " +
                "then " +
                "  return redis.call('del', KEYS[1]) " +
                "else " +
                "  return 0 " +
                "end";
        DefaultRedisScript<Boolean> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
        redisScript.setResultType(Boolean.class);
        redisScript.setScriptText(luaScript);
        List<String> keys = new ArrayList<>();
        keys.add(lockKey);
        Object result = redisTemplate.execute(redisScript, keys, identity);
        return (boolean) result;
    }
}

RedisLockController.java

package com.erbadagang.springboot.redisdistributedlock.controller;

import com.erbadagang.springboot.redisdistributedlock.tool.RedisLockTool;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

/**
 * @description 分布式鎖的測試controller，加鎖和釋放鎖2個url。
 * @ClassName: RedisLockController
 * @author: 郭秀志 jbcode@126.com
 * @date: 2020/8/2 16:31
 * @Copyright:
 */
@RestController
@RequestMapping("distributedLock/")
public class RedisLockController {
    //鎖標(biāo)識key的前綴，后面加上自己的需加鎖業(yè)務(wù)的資源標(biāo)識碼。
    private final String lockPreKey = "DistributedLockKey";

    @Autowired
    private RedisLockTool redisLock;

    /**
     * 測試加鎖
     *
     * @param id       加鎖的資源id
     * @param identity 身份標(biāo)識
     * @return
     */
    @GetMapping("lock")
    public String lock(@RequestParam("id") String id,
                       @RequestParam("identity") String identity) {
        String lockKey = lockPreKey + ":" + id;
        boolean lockSuccess = redisLock.lock(lockKey, identity, 60);
        String result = "lock failed";
        if (lockSuccess) {
            result = "lock success";
        }
        return result;
    }

    /**
     * 測試釋放鎖
     *
     * @param id       釋放鎖的資源id
     * @param identity 身份標(biāo)識
     * @return
     */
    @GetMapping("release")
    public String release(@RequestParam("id") String id,
                          @RequestParam("identity") String identity) {
        String lockKey = lockPreKey + ":" + id;
        boolean releaseSuccess = redisLock.releaseLock(lockKey, identity);
        String result = "release failed";
        if (releaseSuccess) {
            result = "release success";
        }
        return result;
    }
}

實際使用中，identity可以使用String identity = UUID.randomUUID().toString();生成來保證唯一性。

五、測試

啟動Redis和Springboot服務(wù)。

加鎖功能：
訪問http://localhost:8080/distributedLock/lock?id=5&identity=erbadagang，返回lock success。
再次訪問上面鏈接http://localhost:8080/distributedLock/lock?id=5&identity=erbadagang，返回lock failed，說明第一次加的鎖還存在。
修改參數(shù)id值為6來生成新的key，訪問http://localhost:8080/distributedLock/lock?id=6&identity=erbadagang，返回lock success。不同的key代表不同的鎖，互不沖突。
先加鎖，訪問http://localhost:8080/distributedLock/lock?id=6&identity=erbadagang，再釋放鎖，訪問http://localhost:8080/distributedLock/release?id=6&identity=erbadagang，返回release success。
如果鎖不存在（沒創(chuàng)建或者已經(jīng)釋放一次），進行釋放鎖，返回release failed。

總結(jié)

本文主要介紹了如何使用Java代碼正確實現(xiàn)Redis分布式鎖，對于加鎖和解鎖也分別給出了兩個比較經(jīng)典的錯誤示例。其實想要通過Redis實現(xiàn)分布式鎖并不難，只要保證能滿足可靠性里的四個條件?；ヂ?lián)網(wǎng)雖然給我們帶來了方便，只要有問題就可以Baidu，然而網(wǎng)上的答案一定是對的嗎？其實不然，所以我們更應(yīng)該時刻保持著質(zhì)疑精神，多想多驗證。

如果你的項目中Redis是多機部署的，那么可以嘗試使用Redisson實現(xiàn)分布式鎖，這是Redis官方提供的Java組件。

此外，實現(xiàn)Redis的分布式鎖，除了自己基于redis client原生api來實現(xiàn)之外，還可以使用開源框架：Redission。Redisson是一個企業(yè)級的開源Redis Client，也提供了分布式鎖的支持。我也非常推薦大家使用，為什么呢？
回想一下上面說的，如果自己寫代碼來通過redis設(shè)置一個值，是通過下面這個命令設(shè)置的。
SET anyLock unique_value NX PX 30000
這里設(shè)置的超時時間是30s，假如我超過30s都還沒有完成業(yè)務(wù)邏輯的情況下，key會過期，其他線程有可能會獲取到鎖。
這樣一來的話，第一個線程還沒執(zhí)行完業(yè)務(wù)邏輯，第二個線程進來了也會出現(xiàn)線程安全問題。所以我們還需要額外的去維護這個過期時間，太麻煩了~

底線

本文源代碼使用 Apache License 2.0開源許可協(xié)議，這里是本文源碼Gitee地址，可通過命令git clone+地址下載代碼到本地，也可直接點擊鏈接通過瀏覽器方式查看源代碼。

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Redis 分布式鎖的實現(xiàn)

Redis 分布式鎖的實現(xiàn)

一、前言

1.1 實現(xiàn)方式

1.2 使用場景

二、可靠性

三、代碼實現(xiàn)

3.1 組件依賴

3.2 加鎖代碼

正確姿勢

3.2.1 錯誤示例1

3.2.2 錯誤示例2

3.3 解鎖代碼

正確姿勢

3.3.1 錯誤示例1

3.3.2 錯誤示例2

四、 application.properties

五、測試

總結(jié)

底線

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Redis 分布式鎖的實現(xiàn)

一、前言

1.1 實現(xiàn)方式

1.2 使用場景

二、可靠性

三、代碼實現(xiàn)

3.1 組件依賴

3.2 加鎖代碼

正確姿勢

3.2.1 錯誤示例1

3.2.2 錯誤示例2

3.3 解鎖代碼

正確姿勢

3.3.1 錯誤示例1

3.3.2 錯誤示例2

四、 application.properties

五、測試

總結(jié)

底線

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一、前言

三、代碼實現(xiàn)

四、 application.properties