1.Redis实现分布式锁思路
主要用到的redis函数是setnx()，这个应该是实现分布式锁最主要的函数。首先是将某一任务标识名（这里用Lock:order作为标识名的例子）作为键存到redis里，并为其设个过期时间，如果是还有Lock:order请求过来，先是通过setnx()看看是否能将Lock:order插入到redis里，可以的话就返回true，不可以就返回false。
2.Redis实现任务队列
这里的实现会用到上面的Redis分布式的锁机制，主要是用到了Redis里的有序集合这一数据结构。例如入队时，通过zset的add()函数进行入队，而出对时，可以用到zset的getScore()函数。另外还可以弹出顶部的几个任务。
3.代码分析
先来分析Redis分布式锁的代码实现
为避免特殊原因导致锁无法释放，在加锁成功后，锁会被赋予一个生存时间（通过lock方法的参数设置或者使用默认值），超出生存时间锁会被自动释放锁的生存时间默认比较短（秒级），因此，若需要长时间加锁，可以通过expire方法延长锁的生存时间为适当时间，比如在循环内。
系统级的锁当进程无论何种原因时出现crash时，操作系统会自己回收锁，所以不会出现资源丢失，但分布式锁不用，若一次性设置很长时间，一旦由于各种原因出现进程crash 或者其他异常导致unlock未被调用时，则该锁在剩下的时间就会变成垃圾锁，导致其他进程或者进程重启后无法进入加锁区域。
先看加锁的实现代码：这里需要主要两个参数，一个是 $$timeout，这个是循环获取锁的等待时间，在这个时间内会一直尝试获取锁知道超时，如果为0，则表示获取锁失败后直接返回而不再等待；另一个重要参数的$expire，这个参数指当前锁的最大生存时间，以秒为单位的，它必须大于0，如果超过生存时间锁仍未被释放，则系统会自动强制释放。
这里先取得当前时间，然后再获取到锁失败时的等待超时的时刻(是个时间戳)，再获取到锁的最大生存时刻是多少。这里redis的key用这种格式："Lock:锁的标识名",这里就开始进入循环了，先是插入数据到redis里，使用setnx()函数，这函数的意思是，如果该键不存在则插入数据，将最大生存时刻作为值存储，假如插入成功，则对该键进行失效时间的设置，并将该键放在$lockedName数组里，返回true，也就是上锁成功；
如果该键存在，则不会插入操作了，这里有一步严谨的操作，那就是取得当前键的剩余时间，假如这个时间小于0，表示key上没有设置生存时间（key是不会不存在的，因为前面setnx会自动创建）如果出现这种状况，那就是进程的某个实例setnx成功后 crash 导致紧跟着的expire没有被调用，这时可以直接设置expire并把锁纳为己用。如果没设置锁失败的等待时间 或者 已超过最大等待时间了，那就退出循环，反之则 隔 $waitIntervalUs 后继续 请求。这就是加锁的整一个代码分析。
/**
* 加锁
* @param [type] $name 锁的标识名
* @param integer $timeout 循环获取锁的等待超时时间，在此时间内会一直尝试获取锁直到超时，为0表示失败后直接返回不等待
* @param integer $expire 当前锁的最大生存时间(秒)，必须大于0，如果超过生存时间锁仍未被释放，则系统会自动强制释放
* @param integer $waitIntervalUs 获取锁失败后挂起再试的时间间隔(微秒)
* @return [type] [description]
*/
public function lock($name, $timeout = 0, $expire = 15, $waitIntervalUs = 100000) {
if ($name == null) return false;
//取得当前时间
$now = time();
//获取锁失败时的等待超时时刻
$timeoutAt = $now + $timeout;
//锁的最大生存时刻
$expireAt = $now + $expire;
$redisKey = "Lock:{$name}";
while (true) {
//将rediskey的最大生存时刻存到redis里，过了这个时刻该锁会被自动释放
$result = $this->redisString->setnx($redisKey, $expireAt);
if ($result != false) {
//设置key的失效时间
$this->redisString->expire($redisKey, $expireAt);
//将锁标志放到lockedNames数组里
$this->lockedNames[$name] = $expireAt;
return true;
}
//以秒为单位，返回给定key的剩余生存时间
$ttl = $this->redisString->ttl($redisKey);
//ttl小于0 表示key上没有设置生存时间（key是不会不存在的，因为前面setnx会自动创建）
//如果出现这种状况，那就是进程的某个实例setnx成功后 crash 导致紧跟着的expire没有被调用
//这时可以直接设置expire并把锁纳为己用
if ($ttl < 0) {
$this->redisString->set($redisKey, $expireAt);
$this->lockedNames[$name] = $expireAt;
return true;
}
/*****循环请求锁部分*****/
//如果没设置锁失败的等待时间 或者 已超过最大等待时间了，那就退出
if ($timeout <= 0 || $timeoutAt < microtime(true)) break;
//隔 $waitIntervalUs 后继续 请求
usleep($waitIntervalUs);
}
return false;
}
接着看解锁的代码分析：解锁就简单多了，传入参数就是锁标识，先是判断是否存在该锁，存在的话，就从redis里面通过deleteKey()函数删除掉锁标识即可。
/**
* 解锁
* @param [type] $name [description]
* @return [type] [description]
*/
public function unlock($name) {
//先判断是否存在此锁
if ($this->isLocking($name)) {
//删除锁
if ($this->redisString->deleteKey("Lock:$name")) {
//清掉lockedNames里的锁标志
unset($this->lockedNames[$name]);
return true;
}
}
return false;
}
在贴上删除掉所有锁的方法，其实都一个样，多了个循环遍历而已。
/**
* 释放当前所有获得的锁
* @return [type] [description]
*/
public function unlockAll() {
//此标志是用来标志是否释放所有锁成功
$allSuccess = true;
foreach ($this->lockedNames as $name => $expireAt) {
if (false === $this->unlock($name)) {
$allSuccess = false;
}
}
return $allSuccess;
}
以上就是用Redis实现分布式锁的整一套思路和代码实现的总结和分享，这里我附上正一个实现类的代码，代码里我基本上对每一行进行了注释，方便大家快速看懂并且能模拟应用。想要深入了解的请看整个类的代码：
/**
*在redis上实现分布式锁
*/
class RedisLock {
private $redisString;
private $lockedNames = [];
public function __construct($param = NULL) {
$this->redisString = RedisFactory::get($param)->string;
}
/**
* 加锁
* @param [type] $name 锁的标识名
* @param integer $timeout 循环获取锁的等待超时时间，在此时间内会一直尝试获取锁直到超时，为0表示失败后直接返回不等待
* @param integer $expire 当前锁的最大生存时间(秒)，必须大于0，如果超过生存时间锁仍未被释放，则系统会自动强制释放
* @param integer $waitIntervalUs 获取锁失败后挂起再试的时间间隔(微秒)
* @return [type] [description]
*/
public function lock($name, $timeout = 0, $expire = 15, $waitIntervalUs = 100000) {
if ($name == null) return false;
//取得当前时间
$now = time();
//获取锁失败时的等待超时时刻
$timeoutAt = $now + $timeout;
//锁的最大生存时刻
$expireAt = $now + $expire;
$redisKey = "Lock:{$name}";
while (true) {
//将rediskey的最大生存时刻存到redis里，过了这个时刻该锁会被自动释放
$result = $this->redisString->setnx($redisKey, $expireAt);
if ($result != false) {
//设置key的失效时间
$this->redisString->expire($redisKey, $expireAt);
//将锁标志放到lockedNames数组里
$this->lockedNames[$name] = $expireAt;
return true;
}
//以秒为单位，返回给定key的剩余生存时间
$ttl = $this->redisString->ttl($redisKey);
//ttl小于0 表示key上没有设置生存时间（key是不会不存在的，因为前面setnx会自动创建）
//如果出现这种状况，那就是进程的某个实例setnx成功后 crash 导致紧跟着的expire没有被调用
//这时可以直接设置expire并把锁纳为己用
if ($ttl < 0) {
$this->redisString->set($redisKey, $expireAt);
$this->lockedNames[$name] = $expireAt;
return true;
}
/*****循环请求锁部分*****/
//如果没设置锁失败的等待时间 或者 已超过最大等待时间了，那就退出
if ($timeout <= 0 || $timeoutAt < microtime(true)) break;
//隔 $waitIntervalUs 后继续 请求
usleep($waitIntervalUs);
}
return false;
}
/**
* 解锁
* @param [type] $name [description]
* @return [type] [description]
*/
public function unlock($name) {
//先判断是否存在此锁
if ($this->isLocking($name)) {
//删除锁
if ($this->redisString->deleteKey("Lock:$name")) {
//清掉lockedNames里的锁标志
unset($this->lockedNames[$name]);
return true;
}
}
return false;
}
/**
* 释放当前所有获得的锁
* @return [type] [description]
*/
public function unlockAll() {
//此标志是用来标志是否释放所有锁成功
$allSuccess = true;
foreach ($this->lockedNames as $name => $expireAt) {
if (false === $this->unlock($name)) {
$allSuccess = false;
}
}
return $allSuccess;
}
/**
* 给当前所增加指定生存时间，必须大于0
* @param [type] $name [description]
* @return [type] [description]
*/
public function expire($name, $expire) {
//先判断是否存在该锁
if ($this->isLocking($name)) {
//所指定的生存时间必须大于0
$expire = max($expire, 1);
//增加锁生存时间
if ($this->redisString->expire("Lock:$name", $expire)) {
return true;
}
}
return false;
}
/**
* 判断当前是否拥有指定名字的所
* @param [type] $name [description]
* @return boolean [description]
*/
public function isLocking($name) {
//先看lonkedName[$name]是否存在该锁标志名
if (isset($this->lockedNames[$name])) {
//从redis返回该锁的生存时间
return (string)$this->lockedNames[$name] = (string)$this->redisString->get("Lock:$name");
}
return false;
}
}
Redis实现分布式锁
4.用Redis实现任务队列的代码分析
1）任务队列，用于将业务逻辑中可以异步处理的操作放入队列中，在其他线程中处理后出
2）队列中使用了分布式锁和其他逻辑，保证入队和出队的一致性
3）这个队列和普通队列不一样，入队时的id是用来区分重复入队的，队列里面只会有一条记录，同一个id后入的覆盖前入的，而不是追加， 如果需求要求重复入队当做不用的任务，请使用不同的id区分
先看入队的代码分析：首先当然是对参数的合法性检测，接着就用到上面加锁机制的内容了，就是开始加锁，入队时我这里选择当前时间戳作为score，接着就是入队了，使用的是zset数据结构的add()方法，入队完成后，就对该任务解锁，即完成了一个入队的操作。
/**
* 入队一个 Task
* @param [type] $name 队列名称
* @param [type] $id 任务id（或者其数组）
* @param integer $timeout 入队超时时间(秒)
* @param integer $afterInterval [description]
* @return [type] [description]
*/
public function enqueue($name, $id, $timeout = 10, $afterInterval = 0) {
//合法性检测
if (empty($name) || empty($id) || $timeout <= 0) return false;
//加锁
if (!$this->_redis->lock->lock("Queue:{$name}", $timeout)) {
Logger::get('queue')->error("enqueue faild becouse of lock failure: name = $name, id = $id");
return false;
}
//入队时以当前时间戳作为 score
$score = microtime(true) + $afterInterval;
//入队
foreach ((array)$id as $item) {
//先判断下是否已经存在该id了
if (false === $this->_redis->zset->getScore("Queue:$name", $item)) {
$this->_redis->zset->add("Queue:$name", $score, $item);
}
}
//解锁
$this->_redis->lock->unlock("Queue:$name");
return true;
}
接着来看一下出队的代码分析：出队一个Task，需要指定它的score，如果$$score与队列中的匹配则出队，否则认为该Task已被重新入队过，当前操作按失败处理。首先和对参数进行合法性检测，接着又用到加锁的功能了，然后及时出队了；
先使用getScore()从Redis里获取到该id的score，然后将传入的$score和Redis里存储的score进行对比，如果两者相等就进行出队操作，也就是使用zset里的delete()方法删掉该任务id，最后当前就是解锁了。这就是出队的代码分析。
/**
* 出队一个Task，需要指定$id 和 $score
* 如果$score 与队列中的匹配则出队，否则认为该Task已被重新入队过，当前操作按失败处理
* @param [type] $name 队列名称
* @param [type] $id 任务标识
* @param [type] $score 任务对应score，从队列中获取任务时会返回一个score，只有$score和队列中的值匹配时Task才会被出队
* @param integer $timeout 超时时间(秒)
* @return [type] Task是否成功，返回false可能是redis操作失败，也有可能是$score与队列中的值不匹配（这表示该Task自从获取到本地之后被其他线程入队过）
*/
public function dequeue($name, $id, $score, $timeout = 10) {
//合法性检测
if (empty($name) || empty($id) || empty($score)) return false;
//加锁
if (!$this->_redis->lock->lock("Queue:$name", $timeout)) {
Logger:get('queue')->error("dequeue faild becouse of lock lailure:name=$name, id = $id");
return false;
}
//出队
//先取出redis的score
$serverScore = $this->_redis->zset->getScore("Queue:$name", $id);
$result = false;
//先判断传进来的score和redis的score是否是一样
if ($serverScore == $score) {
//删掉该$id
$result = (float)$this->_redis->zset->delete("Queue:$name", $id);
if ($result == false) {
Logger::get('queue')->error("dequeue faild because of redis delete failure: name =$name, id = $id");
}
}
//解锁
$this->_redis->lock->unlock("Queue:$name");
return $result;
}
学过数据结构的朋友都应该知道，队列操作还有弹出顶部某个值的方法等等，这里处理入队出队操作，我还实现了 获取队列顶部若干个Task 并将其出队的方法，想了解的朋友可以看这段代码，假如看不太明白就留言，这里我不再对其进行分析了。
/**
* 获取队列顶部若干个Task 并将其出队
* @param [type] $name 队列名称
* @param integer $count 数量
* @param integer $timeout 超时时间
* @return [type] 返回数组[0=>['id'=> , 'score'=> ], 1=>['id'=> , 'score'=> ], 2=>['id'=> , 'score'=> ]]
*/
public function pop($name, $count = 1, $timeout = 10) {
//合法性检测
if (empty($name) || $count <= 0) return [];
//加锁
if (!$this->_redis->lock->lock("Queue:$name")) {
Log::get('queue')->error("pop faild because of pop failure: name = $name, count = $count");
return false;
}
//取出若干的Task
$result = [];
$array = $this->_redis->zset->getByScore("Queue:$name", false, microtime(true), true, false, [0, $count]);
//将其放在$result数组里 并 删除掉redis对应的id
foreach ($array as $id => $score) {
$result[] = ['id'=>$id, 'score'=>$score];
$this->_redis->zset->delete("Queue:$name", $id);
}
//解锁
$this->_redis->lock->unlock("Queue:$name");
return $count == 1 ? (empty($result) ? false : $result[0]) : $result;
}
以上就是用Redis实现任务队列的整一套思路和代码实现的总结和分享，这里我附上正一个实现类的代码，代码里我基本上对每一行进行了注释，方便大家快速看懂并且能模拟应用。想要深入了解的请看整个类的代码：
/**
* 任务队列
*
*/
class RedisQueue {
private $_redis;
public function __construct($param = null) {
$this->_redis = RedisFactory::get($param);
}
/**
* 入队一个 Task
* @param [type] $name 队列名称
* @param [type] $id 任务id（或者其数组）
* @param integer $timeout 入队超时时间(秒)
* @param integer $afterInterval [description]
* @return [type] [description]
*/
public function enqueue($name, $id, $timeout = 10, $afterInterval = 0) {
//合法性检测
if (empty($name) || empty($id) || $timeout <= 0) return false;
//加锁
if (!$this->_redis->lock->lock("Queue:{$name}", $timeout)) {
Logger::get('queue')->error("enqueue faild becouse of lock failure: name = $name, id = $id");
return false;
}
//入队时以当前时间戳作为 score
$score = microtime(true) + $afterInterval;
//入队
foreach ((array)$id as $item) {
//先判断下是否已经存在该id了
if (false === $this->_redis->zset->getScore("Queue:$name", $item)) {
$this->_redis->zset->add("Queue:$name", $score, $item);
}
}
//解锁
$this->_redis->lock->unlock("Queue:$name");
return true;
}
/**
* 出队一个Task，需要指定$id 和 $score
* 如果$score 与队列中的匹配则出队，否则认为该Task已被重新入队过，当前操作按失败处理
* @param [type] $name 队列名称
* @param [type] $id 任务标识
* @param [type] $score 任务对应score，从队列中获取任务时会返回一个score，只有$score和队列中的值匹配时Task才会被出队
* @param integer $timeout 超时时间(秒)
* @return [type] Task是否成功，返回false可能是redis操作失败，也有可能是$score与队列中的值不匹配（这表示该Task自从获取到本地之后被其他线程入队过）
*/
public function dequeue($name, $id, $score, $timeout = 10) {
//合法性检测
if (empty($name) || empty($id) || empty($score)) return false;
//加锁
if (!$this->_redis->lock->lock("Queue:$name", $timeout)) {
Logger:get('queue')->error("dequeue faild becouse of lock la ilure:name=$name, id = $id");
return false;
}
//出队
//先取出redis的score
$serverScore = $this->_redis->zset->getScore("Queue:$name", $id);
$result = false;
//先判断传进来的score和redis的score是否是一样
if ($serverScore == $score) {
//删掉该$id
$result = (float)$this->_redis->zset->delete("Queue:$name", $id);
if ($result == false) {
Logger::get('queue')->error("dequeue faild because of redis delete failure: name =$name, id = $id");
}
}
//解锁
$this->_redis->lock->unlock("Queue:$name");
return $result;
}
/**
* 获取队列顶部若干个Task 并将其出队
* @param [type] $name 队列名称
* @param integer $count 数量
* @param integer $timeout 超时时间
* @return [type] 返回数组[0=>['id'=> , 'score'=> ], 1=>['id'=> , 'score'=> ], 2=>['id'=> , 'score'=> ]]
*/
public function pop($name, $count = 1, $timeout = 10) {
//合法性检测
if (empty($name) || $count <= 0) return [];
//加锁
if (!$this->_redis->lock->lock("Queue:$name")) {
Logger::get('queue')->error("pop faild because of pop failure: name = $name, count = $count");
return false;
}
//取出若干的Task
$result = [];
$array = $this->_redis->zset->getByScore("Queue:$name", false, microtime(true), true, false, [0, $count]);
//将其放在$result数组里 并 删除掉redis对应的id
foreach ($array as $id => $score) {
$result[] = ['id'=>$id, 'score'=>$score];
$this->_redis->zset->delete("Queue:$name", $id);
}
//解锁
$this->_redis->lock->unlock("Queue:$name");
return $count == 1 ? (empty($result) ? false : $result[0]) : $result;
}
/**
* 获取队列顶部的若干个Task
* @param [type] $name 队列名称
* @param integer $count 数量
* @return [type] 返回数组[0=>['id'=> , 'score'=> ], 1=>['id'=> , 'score'=> ], 2=>['id'=> , 'score'=> ]]
*/
public function top($name, $count = 1) {
//合法性检测
if (empty($name) || $count < 1) return [];
//取错若干个Task
$result = [];
$array = $this->_redis->zset->getByScore("Queue:$name", false, microtime(true), true, false, [0, $count]);
//将Task存放在数组里
foreach ($array as $id => $score) {
$result[] = ['id'=>$id, 'score'=>$score];
}
//返回数组
return $count == 1 ? (empty($result) ? false : $result[0]) : $result;
}
}
Redis实现任务队列
到此，这两大块功能基本讲解完毕，对于任务队列，你可以写一个shell脚本，让服务器定时运行某些程序，实现入队出队等操作，这里我就不在将其与实际应用结合起来去实现了，大家理解好这两大功能的实现思路即可；
由于代码用的是PHP语言来写的，如果你理解了实现思路，你完全可以使用java或者是.net等等其他语言去实现这两个功能。这两大功能的应用场景十分多，特别是秒杀，另一个就是春运抢火车票，这两个是最鲜明的例子了。