分佈式鎖——Redis實現

分佈式鎖是在分佈式場景中，實現共享資源互斥訪問的一種方式。Java中synchronized或ReentrantLock只能保證在一個jvm中的最多隻有一個線程可以獲取資源的鎖，但是如果是分佈式場景，會有多個jvm中各自的線程都會競爭共享資源。這時synchronized或ReentrantLock就無能爲力，就需要使用分佈式鎖。

分佈式鎖的特點

• 互斥性：同一時間只能有一個線程獲取鎖
• 可重入性：一個線程獲取鎖之後，可以再次獲取鎖
• 鎖超時：支持鎖超時，防止死鎖

分佈式鎖的實現方式

• redis
• zookeeper
• 數據庫

本文使用第一種redis實現方式。

用Redis實現分佈式鎖

網上流傳的一種用redis實現分佈式鎖的方法，直接使用setnx和expire兩條命令，其實是錯誤，因爲這兩條命令的執行不是原子的，所以無法保證setnx加鎖後，expire設置鎖超時時間一定成功，這種情況就會出現死鎖。

一、使用set命令實現

從redis 2.6.12版本起，set命令增加了一種支持多個參數的格式

set key value [EX seconds] [PX miliseconds] [NX|XX]

EX: 以秒爲單位的過期時間

PX：以毫秒爲單位的過期時間

NX：if not exists的縮寫，表示當key不存在時，才設置值

XX：if exists的縮寫，表示當key存在時，才設置值

public class DistributedLock{

    private static final String SET_IF_NOT_EXISTS = "NX";

    private static final String EXPIRE = "EX";
    
    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";

    //返回true表示獲取鎖成功
    public boolean lock(String key, String sessionId, int expiredSeconds){
        return LOCK_SUCCESS.equals(jedis.set(key, sessionId, SET_IF_NOT_EXISTS, EXPIRE, expiredSeconds);
    }

    //返回true表示釋放成功
    public boolean releaseLock(String key, String value){
        String luaScript = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1]) then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";
        return jedis.eval(luaScript, Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(value)).equals(1L));
    }
}

這裏的key一般是資源的名稱，sessionId要求在分佈式場景中是唯一的，比如會話id，可以使用uuid實現。因爲在釋放鎖時會比較value的值，保證不會錯誤地釋放其他鎖。釋放鎖使用lua腳本，保證原子性。

這種方式適用於單節點redis的情況。如果是redis集羣，比如說A客戶端在Redis的master節點上拿到了鎖，但是這個加鎖的key還沒有同步到slave節點，master故障，發生故障轉移，一個slave節點升級爲master節點，B客戶端也可以獲取同個key的鎖，但客戶端A也已經拿到鎖了，這就導致多個客戶端都拿到鎖。這種情況需要其他方式處理。

二、使用lua腳本實現

使用lua腳本加鎖可以保證原子性，釋放鎖的方法與上面相同

public boolean getLockWithLua(String key, String uniqueId, int seconds) {
    String luaScript = "if redis.call('setnx',KEYS[1],ARGV[1]) == 1 then redis.call('expire',KEYS[1],ARGV[2]) return 1 else return 0 end";
    List<String> keys = new ArrayList<>();
    List<String> values = new ArrayList<>();
    keys.add(key);
    values.add(UniqueId);
    values.add(String.valueOf(seconds));
    Object result = jedis.eval(lua_scripts, keys, values);
    //判斷是否成功
    return result.equals(1L);
}

本文參考以下博文，感謝原作者

https://juejin.im/post/5cc165816fb9a03202221dd5