使用redis+lua脚本实现分布式锁
分布式锁的应用场景
当多个机器（多个进程）会对同一条数据进行修改时，并且要求这个修改是原子性的。这里有两个限定：
- 多个进程之间的竞争，意味着JDK自带的锁失效；
- 原子性修改，意味着数据是有状态的，修改前后有依赖。
分布式锁的实现条件：
- 高性能(加、解锁时高性能)
- 可以使用阻塞锁与非阻塞锁。
- 不能出现死锁。
- 可用性(不能出现节点 down 掉后加锁失败)。
Redis使用分布式锁
本文将先介绍Redis的实现方式，当然Redis实现分布式锁有多种方案，本文介绍一种基于lua脚本的实现方案。后面笔者会介绍分布式锁的其他实现(基于 DB 的唯一索引和基于 ZK 的临时有序节点)。
本方案中Redis的实现主要基于setnx 和给予一个超时时间（防止释放锁失败）。
多个尝试获取锁的客户端使用同一个key做为目标数据的唯一键，value为锁的期望超时时间点；
首先进行一次setnx命令，尝试获取锁，如果获取成功，则设置锁的最终超时时间（以防在当前进程获取锁后奔溃导致锁无法释放）
这里利用 Redis set key 时的一个 NX 参数可以保证在这个 key 不存在的情况下写入成功。并且再加上 EX 参数可以让该 key 在超时之后自动删除。
注意：此处使用Jedis的如下方法，该命令可以保证 NX EX 的原子性。
一定不要把两个命令(NX EX)分开执行，如果在 NX 之后程序出现问题就有可能产生死锁。
String set(String key, String value, String nxxx, String expx, long time);
非阻塞锁
public boolean tryLock(String key, String request) {
String result = this.jedis.set(LOCK_PREFIX + key, request, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, 10 * TIME);
if (LOCK_MSG.equals(result)){
return true ;
}else {
return false ;
}
}
阻塞锁
同时也可以实现一个阻塞锁：
//一直阻塞
public void lock(String key, String request) throws InterruptedException {
for (;;){
String result = this.jedis.set(LOCK_PREFIX + key, request, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, 10 * TIME);
if (LOCK_MSG.equals(result)){
break ;
}
//防止一直消耗 CPU
Thread.sleep(DEFAULT_SLEEP_TIME) ;
}
}
//自定义阻塞时间
public boolean lock(String key, String request,int blockTime) throws InterruptedException {
while (blockTime >= 0){
String result = this.jedis.set(LOCK_PREFIX + key, request, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, 10 * TIME);
if (LOCK_MSG.equals(result)){
return true ;
}
blockTime -= DEFAULT_SLEEP_TIME ;
Thread.sleep(DEFAULT_SLEEP_TIME) ;
}
return false ;
}
解锁
解锁也很简单，其实就是把这个 key 删掉就万事大吉了，比如使用 del key 命令。
但现实往往没有那么 easy。
如果进程 A 获取了锁设置了超时时间，但是由于执行周期较长导致到了超时时间之后锁就自动释放了。这时进程 B 获取了该锁执行很快就释放锁。这样就会出现进程 B 将进程 A 的锁释放了。
所以最好的方式是在每次解锁时都需要判断锁是否是自己的。
这时就需要结合加锁机制一起实现了。
加锁时需要传递一个参数，将该参数作为这个 key 的 value，这样每次解锁时判断 value 是否相等即可。
为了更好的健壮性，将该操作封装为一个lua脚本，这样即可保证其原子性
public boolean unlock(String key,String request){
//lua script
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
Object result = null ;
if (jedis instanceof Jedis){
result = ((Jedis)this.jedis).eval(script, Collections.singletonList(LOCK_PREFIX + key), Collections.singletonList(request));
}else if (jedis instanceof JedisCluster){
result = ((JedisCluster)this.jedis).eval(script, Collections.singletonList(LOCK_PREFIX + key), Collections.singletonList(request));
}else {
//throw new RuntimeException("instance is error") ;
return false ;
}
if (UNLOCK_MSG.equals(result)){
return true ;
}else {
return false ;
}
}