Redis分布式锁加锁案例讲解

Posted 2021-12-03 link可

Redis分布式锁加锁案例

相关视频参考（来自动力节点）：https://www.bilibili.com/video/BV1Uz4y1X72A

相关资料下载：http://www.bjpowernode.com/?csdn

1. 组件依赖

首先我们要通过Maven引入Jedis开源组件，在pom.xml文件加入下面的代码：

<dependency>


    <groupId>redis.clients</groupId>


    <artifactId>jedis</artifactId>


    <version>2.9.0</version>


</dependency>

2. 加锁代码

先展示代码，再带大家慢慢解释为什么这样实现：

public class RedisTool {


    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";


    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";


    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";






    /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param jedis Redis客户端
     * @param lockKey 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @param expireTime 超期时间
     * @return 是否获取成功
     */


    public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {


        String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);


        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {


            return true;


        }


        return false;


    }


}

可以看到，我们加锁就一行代码：jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time)，这个set()方法一共有五个形参：

• 第一个为key，我们使用key来当锁，因为key是唯一的。
• 第二个为value，我们传的是requestId，很多童鞋可能不明白，有key作为锁不就够了吗，为什么还要用到value？原因就是我们在上面讲到可靠性时，分布式锁要满足第四个条件解铃还须系铃人，通过给value赋值为requestId，我们就知道这把锁是哪个请求加的了，在解锁的时候就可以有依据。requestId可以使用UUID.randomUUID().toString()方法生成。
• 第三个为nxxx，这个参数我们填的是NX，意思是SET IF NOT EXIST，即当key不存在时，我们进行set操作；若key已经存在，则不做任何操作；
• 第四个为expx，这个参数我们传的是PX，意思是我们要给这个key加一个过期的设置，具体时间由第五个参数决定。
• 第五个为time，与第四个参数相呼应，代表key的过期时间。

总的来说，执行上面的set()方法就只会导致两种结果：

1. 当前没有锁（key不存在），那么就进行加锁操作，并对锁设置个有效期，同时value表示加锁的客户端。

2. 已有锁存在，不做任何操作。

心细的童鞋就会发现了，我们的加锁代码满足我们可靠性里描述的三个条件。首先，set()加入了NX参数，可以保证如果已有key存在，则函数不会调用成功，也就是只有一个客户端能持有锁，满足互斥性。其次，由于我们对锁设置了过期时间，即使锁的持有者后续发生崩溃而没有解锁，锁也会因为到了过期时间而自动解锁（即key被删除），不会发生死锁。最后，因为我们将value赋值为requestId，代表加锁的客户端请求标识，那么在客户端在解锁的时候就可以进行校验是否是同一个客户端。由于我们只考虑Redis单机部署的场景，所以容错性我们暂不考虑。

3. 错误示例1

比较常见的错误示例就是使用jedis.setnx()和jedis.expire()组合实现加锁，代码如下：

public static void wrongGetLock1(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {


    Long result = jedis.setnx(lockKey, requestId);


    if (result == 1) {


        // 若在这里程序突然崩溃，则无法设置过期时间，将发生死锁


        jedis.expire(lockKey, expireTime);


    }


}

setnx()方法作用就是SET IF NOT EXIST，expire()方法就是给锁加一个过期时间。乍一看好像和前面的set()方法结果一样，然而由于这是两条Redis命令，不具有原子性，如果程序在执行完setnx()之后突然崩溃，导致锁没有设置过期时间。那么将会发生死锁。网上之所以有人这样实现，是因为低版本的jedis并不支持多参数的set()方法。

4. 错误示例2

这一种错误示例就比较难以发现问题，而且实现也比较复杂。实现思路：使用jedis.setnx()命令实现加锁，其中key是锁，value是锁的过期时间。

执行过程：1. 通过setnx()方法尝试加锁，如果当前锁不存在，返回加锁成功。2. 如果锁已经存在则获取锁的过期时间，和当前时间比较，如果锁已经过期，则设置新的过期时间，返回加锁成功。

代码如下：

public static boolean wrongGetLock2(Jedis jedis, String lockKey, int expireTime) {


    long expires = System.currentTimeMillis() + expireTime;


    String expiresStr = String.valueOf(expires);


    // 如果当前锁不存在，返回加锁成功


    if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) {


        return true;


    }


    // 如果锁存在，获取锁的过期时间


    String currentValueStr = jedis.get(lockKey);


    if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) {


        // 锁已过期，获取上一个锁的过期时间，并设置现在锁的过期时间


        String oldValueStr = jedis.getSet(lockKey, expiresStr);


        if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {


            // 考虑多线程并发的情况，只有一个线程的设置值和当前值相同，它才有权利加锁


            return true;


        }


    }


    // 其他情况，一律返回加锁失败


    return false;


}

那么这段代码问题在哪里？

1、由于是客户端自己生成过期时间，所以需要强制要求分布式下每个客户端的时间必须同步。

2、当锁过期的时候，如果多个客户端同时执行jedis.getSet()方法，那么虽然最终只有一个客户端可以加锁，但是这个客户端的锁的过期时间可能被其他客户端覆盖。

3.、锁不具备拥有者标识，即任何客户端都可以解锁。