一.分佈式鎖簡介
在分佈式系統之前，系統中的鎖還是單服務器上的鎖，比如鎖住一個進程中的多線程訪問同一資源。如使用synchronized來實現。隨着系統的發展，到後來分佈式應用，有可能同一資源被多臺服務器上的不同進程競爭，這種情況下，出現了今天討論的分佈式鎖。
目前主流的分佈式鎖實現方式主要有下面三種：
- 基於數據庫的索引和行鎖，數據庫樂觀鎖
- 基於Redis的單線程原子操作：setNX
- 基於Zookeeper的臨時有序節點
這裏主要介紹Redis的實現。鎖需要滿足下面的條件：
- 互斥性，只有一個客戶端能佔有鎖，具有排他
- 無死鎖，即使發生有客戶端無法解鎖，也能保證後續其他客戶端能加鎖，應該有超時或者異常情況下，釋放鎖
二.Redis實現
1.使用setnx實現
先上代碼：
long now = System.currentTimeMillis();
// 使用 setNx 加鎖，保證操作的原子性
boolean result = SUCCESS.equals(jedis.setnx(lockName,String.valueOf(now + expire*1000)));
// 下面的if主要是解決死鎖問題
if(!result){
String timestamp = jedis.get(lockName);
// 如果設置過期時間失敗的話，再通過value的時間戳來和當前時間戳比較，防止出現死鎖
if(timestamp!=null && Long.parseLong(timestamp)<now){
// 通過 getSet 在發現鎖過期未被釋放的情況下，避免刪除了在這個過程中有可能被其餘的線程獲取到了鎖
//鎖已過期，獲取上一個鎖的過期時間，並設置現在鎖的過期時間
String oldValue = jedis.getSet(lockName,String.valueOf(now + expire*1000));
if(oldValue!=null && oldValue.equals(timestamp)){
result = true;
jedis.expire(lockName,expire);
}
}
}
if(result){
jedis.expire(lockName,expire);
}
return result; 使用 setnx 實現加鎖，其中key是鎖，value是鎖的過期時間。加了時間戳比較，防止出現死鎖情況。
細心的朋友可能也會發現還是存在下面的問題：
- 時間戳同步問題。客戶端自己生成過期時間，所以需要強制要求分佈式下每個客戶端的時間必須同步
- 當鎖過期的時候，如果多個客戶端同時執行 getSet ，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
- 鎖不具備擁有者標識，即任何客戶端都可以解鎖
所以就有了第2種實現方式。
2.使用set "NX" "PX"實現
實現如下：
public static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
public static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
// "NX" 當key不存在時，我們進行set操作；若key已經存在，則不做任何操作
//"PX" 給key加一個過期時間
String result = jedis.set(lockName, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expire*1000);
if(LOCK_SUCCESS.equals(result)){
return true;
}
return false;3.解鎖實現
解鎖的時候，主要思想就是在redis裏面執行一段Lua腳本。
爲什麼使用Lua腳本？
保證操作的原子性。eval命令執行Lua代碼的時候，Lua代碼將被當成一個命令去執行，並且直到eval命令執行完成，Redis纔會執行其他命令。另外，開源Redisson中的分佈式鎖就是Lua實現，我後面會有一篇文章分析Redisson分佈式鎖的實現。
// KEYS[1] lockName 鎖名稱 ARGV[1] requestId
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockName), Collections.singletonList(requestId));
if (SUCCESS.equals(result)) {
return true;
}
return false;三.其他Redis實現
Redisson提供了一種可重入的分佈式鎖的實現--RedissonLock。
使用示例：
RLock dlock = client.getLock(lockName);
boolean result = false;
try {
// expire 等待時間 leaseTime 超時時間
result = dlock.tryLock(expire, 20, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (dlock.isLocked()) {
dlock.unlock();
}
}
return result;相關的實現和示例代碼放到了Github上，redis-usage.