分佈式鎖的應用場景
當多個機器（多個進程）會對同一條數據進行修改時，並且要求這個修改是原子性的。這裏有兩個限定：
- 多個進程之間的競爭，意味着JDK自帶的鎖失效；
- 原子性修改，意味着數據是有狀態的，修改前後有依賴。
分佈式鎖的實現條件：
- 高性能(加、解鎖時高性能)
- 可以使用阻塞鎖與非阻塞鎖。
- 不能出現死鎖。
- 可用性(不能出現節點 down 掉後加鎖失敗)。
Redis使用分佈式鎖
本文將先介紹Redis的實現方式，當然Redis實現分佈式鎖有多種方案，本文介紹一種基於lua腳本的實現方案。後面筆者會介紹分佈式鎖的其他實現(基於 DB 的唯一索引和基於 ZK 的臨時有序節點)。
本方案中Redis的實現主要基於setnx 和給予一個超時時間（防止釋放鎖失敗）。
多個嘗試獲取鎖的客戶端使用同一個key做爲目標數據的唯一鍵，value爲鎖的期望超時時間點；
首先進行一次setnx命令，嘗試獲取鎖，如果獲取成功，則設置鎖的最終超時時間（以防在當前進程獲取鎖後奔潰導致鎖無法釋放）
這裏利用 Redis set key 時的一個 NX 參數可以保證在這個 key 不存在的情況下寫入成功。並且再加上 EX 參數可以讓該 key 在超時之後自動刪除。
注意：此處使用Jedis的如下方法，該命令可以保證 NX EX 的原子性。
一定不要把兩個命令(NX EX)分開執行，如果在 NX 之後程序出現問題就有可能產生死鎖。
String set(String key, String value, String nxxx, String expx, long time);
非阻塞鎖
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 ;
}
}
阻塞鎖
同時也可以實現一個阻塞鎖：
//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) ;
}
}
//自定義阻塞時間
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 ;
}
解鎖
解鎖也很簡單，其實就是把這個 key 刪掉就萬事大吉了，比如使用 del key 命令。
但現實往往沒有那麼 easy。
如果進程 A 獲取了鎖設置了超時時間，但是由於執行週期較長導致到了超時時間之後鎖就自動釋放了。這時進程 B 獲取了該鎖執行很快就釋放鎖。這樣就會出現進程 B 將進程 A 的鎖釋放了。
所以最好的方式是在每次解鎖時都需要判斷鎖是否是自己的。
這時就需要結合加鎖機制一起實現了。
加鎖時需要傳遞一個參數，將該參數作爲這個 key 的 value，這樣每次解鎖時判斷 value 是否相等即可。
爲了更好的健壯性，將該操作封裝爲一個lua腳本，這樣即可保證其原子性
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 ;
}
}