最近工作涉及到一个需求是关于禁止重复操作的后端校验，当时通过一种与业务耦合的redis加锁方式暂时满足了功能需求，后来在大佬的指点下将该功能抽离出来单独做一个组件，公司目前的项目是典型的分布式系统，自己之前接触的很少，中途也遇到了一些困难，在此做下总结。
什么是分布式锁
要介绍分布式锁，首先要提到与分布式锁相对应的是线程锁、进程锁。
① 线程锁：主要用来给方法、代码块加锁。当某个方法或代码使用锁，在同一时刻仅有一个线程执行该方法或该代码段。线程锁只在同一JVM中有效果，因为线程锁的实现在根本上是依靠线程之间共享内存实现的，比如synchronized是共享对象头，显示锁Lock是共享某个变量（state）。
② 进程锁：为了控制同一操作系统中多个进程访问某个共享资源，因为进程具有独立性，各个进程无法访问其他进程的资源，因此无法通过synchronized等线程锁实现进程锁。
分布式锁：当多个进程不在同一个系统中，用分布式锁控制多个进程对资源的访问。
为什么需要分布式锁（即要解决什么问题）
随着业务越来越复杂，应用服务都会朝着分布式、集群方向部署，而分布式CAP原则告诉我们，Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分区容错性），三者不可得兼。实践中一般满足CP或AP。
很多场景中，需要使用分布式事务、分布式锁等技术来保证数据最终一致性。有的时候，我们需要保证某一方法同一时刻只能被一个线程执行。
在单机环境中，多个线程对共享变量进行访问时，我们可以简单的通过Java自身的同步操作来协调同一时刻对变量的串行访问。然而在分布式环境中，进程的独立性，进程之间无法访问相互之间的资源，无法像之前那样的方式实现进程锁，故需要一个独立的中心节点，以协调多个系统对共享变量的访问，所有进程在访问该变量时，都从同一个地方进行取值并控制，从而实现在类似於单机环境中同步控制的效果。
需要满足什么条件
① 可以保证在分布式部署的应用集群中，同一个方法在同一时间只能被一台机器上的一个线程执行
② 这把锁要是一把可重入锁（避免死锁）
③ 这把锁最好是一把阻塞锁
④ 有高可用的获取锁和释放锁功能
⑤ 获取锁和释放锁的性能要好
实现方式
主要有三种实现方式：①基于数据库（乐观锁）；②基于缓存（redis,memcached等）③基于zookeeper
本次实践主要选用第二种，基于redis进行实现。
实现思路
粗粒度的大致思路：
① 在对共享变量（key）操作前，判断该变量值在redis中是否有对应的key
② 若无，则设置到redis中，并设置该key的超时时间，返回true；若有，则说明该变量已经被别的线程/进程持有，不做任何动作，返回false
大致的思路相对简单，实际实现会遇到很多困难，如实现方式，加锁位置，操作原子性，死锁问题，性能问题等。
实现方案
以下方式没有谁好谁坏之分，需要看实际的业务情况取舍，性能，或是跟业务代码的耦合度，代码结构设计等等
① 以服务的方式提供分布式锁
这种方式主要是将加锁解锁操作封装成一个服务提供给业务使用，将锁服务耦合到业务中，能够较细粒度的控制好变量的访问，实现较为灵活，性能相对较好，但是技术需求对于业务代码的入侵相对较多。
② 以切面的方式提供分布式锁
主要通过自定义注解，集成spring提供的aop切面，在方法执行前后进行拦截，对要加锁的变量进行协调，这种方式对业务代码的入侵较低，可以方便的对业务的加锁操作进行扩展。不过随之带来的有性能问题，因为在方法拦截后需要对当前方法进行反射，从而获取当前注解变量和方法参数，反射是一种耗性能的操作方式。
自定义注解+Spring AOP+Redis实现分布式锁
本次采用第二种方式，通过自定义注解+Spring AOP+Redis实现
① 自定义注解 RedisLock
package cn.jyycode.annotition;
import java.lang.annotation.*;
/** redis锁
* @author [email protected]
* @date 2019/1/29 19:23
* @since 1.0.0
*/
@Documented
@Target({ElementType.METHOD,ElementType.PARAMETER})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface RedisLock {
/**
* 要锁定的属性参数值（key值）索引
* @return
*/
int argsIndex();
}
这里的argsIndex是指形参中参数的索引值，即第0个参数，第1个参数，第2个参数......
因为我们需要获取加锁的变量值（非固定锁），这个值在方法参数中提供（若要加锁的对象在业务逻辑中提供而不是方法参数，就应当采用以服务的方式提供分布式锁而不是现在这种方法），所以本方式也是具有它的局限性的。
② RedisLockAspect
@Slf4j
@Aspect
@Component
public class RedisLockAspect {
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
集成spring aop的方式，声明RedisLock注解的拦截切面。并将redis服务通过spring bean的方式注入进来。
③ 设置超时时间
/**
* 设置key超时时间，默认为5s
*/
private static final int LOCK_EXPIRE_SECONDS = 5;
具体超时时间根据业务需求而定了，这里默认5s
④ 设置拦截切点
/**
* 要锁定的操作切点
*/
@Pointcut("@annotation(cn.jyycode.annotition.RedisLock)")
public void lockAspect() {
}
对注解了RedisLock的方法进行拦截
⑤ 方法执行前
/**
* 用于拦截操作，在方法执行前执行
*
* @param joinPoint 切点
*/
@Before(value = "lockAspect()")
public void before(JoinPoint joinPoint) throws Throwable {
this.handle(joinPoint);
}
对拦截的方法进行代理增强，进行相关逻辑的操作
⑥ 加锁判断
/**
* redis分布式锁
*
* @param joinPoint 连接点
* @return
*/
private void handle(JoinPoint joinPoint) throws Throwable {
RedisLock annotation = this.getAnnotation(joinPoint);
Object[] args = joinPoint.getArgs();
boolean result = false;
try {
key = String.valueOf(args[Optional.ofNullable(annotation.argsIndex()).orElse(0)]);
result = this.lock(key, LOCK_EXPIRE_SECONDS);
if (!result) {
log.info("【锁定失败】：{}", "要操作的属性值已被锁定");
throw new RedisLockException("【锁定失败】：要操作的属性值已被锁定");
} else {
log.info("【成功加锁】");
}
} catch (Exception e) {
}
}
1. 获取方法上的注解，将要加锁对象的参数索引值取出，通过切入点的参数数组获取要加锁对象的值；
2. 执行lock加锁操作，若加锁成功则返回true，失败则返回false
⑦ 加锁操作（重点）
/**
* 加锁
*
* @param key
* @param expire 过期时间，单位秒
* @return true:加锁成功，false:加锁失败
*/
private boolean lock(String key, int expire) {
String oldValue = stringRedisTemplate.opsForValue().getAndSet(key, String.valueOf(expire));
stringRedisTemplate.expire(key, expire, TimeUnit.SECONDS);
if (oldValue != null) {
return false;
}
return true;
}
1.对redis进行getAndSet操作，该操作是原子性的，获取旧值并设置新值
2.对获取的旧值进行判断，若为空，说明是第一次加锁（即前面没线程/进程进来设置value值），则表明加锁成功，返回true；若旧值不为空，则说明上一个线程/进程已经在使用该变量，并且还在使用或是未超时，则本次应当返回加锁失败（虽然设了新值进去，但是）返回false
⑧ 获取方法上的注解
/**
* 获取方法上的注解
*
* @param joinPoint 连接点
* @return 返回方法注解
* @throws Exception
*/
private RedisLock getAnnotation(JoinPoint joinPoint) {
Method method = null;
try {
method = Optional.ofNullable(((MethodSignature) joinPoint.
getSignature()).
getMethod()).orElse(null);
} catch (Exception ignore) {
log.info("【反射当前方法失败】：{}", ignore);
ignore.printStackTrace();
throw new RedisLockException("【反射当前方法失败】");
}
if (method == null) {
throw new RedisLockException("【获取方法注解异常】");
}
return method.getAnnotation(RedisLock.class);
}
⑨ 自定义异常
/** redis锁异常
* @author [email protected]
* @date 2019/1/30 10:00
* @since 1.0.0
*/
@NoArgsConstructor
public class RedisLockException extends RuntimeException {
public RedisLockException(String message){
super(message);
}
}
用于统一处理此类异常
存在的问题及不足（时间仓促，待完善）
① 上述写的很粗糙，需要完善，大致完善点如下
② 对上面写的内容进行补充和review
③ 需要更合乎逻辑的加锁处理（如锁失效条件，超时还是自己手动解锁等），操作原子性等
④ 潜在的死锁问题分析
⑤ 本次是悲观锁实现，性能差，需要寻求乐观锁实现（配合分布式事务）
⑥ 实践spring官方提供的一种解决方案redisson
⑦ 遇到的问题总结及改进方式，例utils->自定义注解+aop拦截，方式的转变，非固定锁值的获取（方法注解，参数注解等），异常处理（空指针，数组越界，边界条件等）