如何用redis正确实现分布式锁？

Posted 2020-11-23 国防部长

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了如何用redis正确实现分布式锁？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

先把结论抛出来：redis无法正确实现分布式锁！即使是redis单节点也不行！redis的所谓分布式锁无法用在对锁要求严格的场景下，比如：同一个时间点只能有一个客户端获取锁。

首先来看下单节点下一般redis分布式锁的实现，其实就是个set：

加锁：

 /**
     * 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，加锁其实就一行代码：jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time)，这个set()方法一共有五个参数：

（1）第一个为key，我们使用key来当锁，因为key是唯一的。

（2）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。

（3）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；

（4）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。

（5）第五个为time，与第四个参数相呼应，代表key的过期时间

解锁：

/**
     * 释放分布式锁
     * @param jedis Redis客户端
     * @param lockKey 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @return 是否释放成功
     */
    public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String 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(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
        if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }

解锁也很简单，只需要两行代码就搞定了！第一行代码，我们写了一个简单的Lua脚本代码，第二行代码，我们将Lua代码传到jedis.eval()方法里，并使参数KEYS[1]赋值为lockKey，ARGV[1]赋值为requestId。eval()方法是将Lua代码交给Redis服务端执行，首先获取锁对应的value值，检查是否与requestId相等，如果相等则删除锁（解锁）。使用Lua语言主要是确保上述操作是原子性的。

看上去似乎是完美无瑕的一种分布式锁的实现方式，我们重新看下加锁的代码：

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;
    }

场景1：

线程1在执行set的时候，redis服务端已经执行成功，但是因为网络原因，响应还没有返回给客户端，过了expireTime时间以后，响应终于回来了，对于线程1来说，它是拿到了分布式锁的，但是注意，此时的锁已经是失效的了！如果此时又来个线程2申请加锁，显然也能获取锁，因为线程1的锁已经失效了，此时就会有2个线程同时获取锁！

场景2：

线程1执行完set以后，redis服务端执行成功，在执行if的时候，jvm发生了FullGC，应用暂停，超过了expireTime以后，GC完成，程序继续执行，此时线程1仍然认为自己是持有锁的，实际上锁已经过期了！如果此时线程2又来申请加锁，成功，此时线程2也获得了锁，因此也会出现2个线程同时执行被锁保护的代码的情况！

综上，可以看出来，就算是在单节点情况下，redis也是无法实现严格意义上的分布式锁的！

如果想要实现严格意义上的分布式锁呢？最常用的就是zookeeper了。我们来看下zookeeper为啥可以实现分布式锁。

zookeeper实现分布式锁的步骤：

假设锁空间的根节点为/lock：

（1）客户端连接zookeeper，并在/lock下创建临时的且有序的子节点，第一个客户端对应的子节点为/lock/lock-0000000000，第二个为/lock/lock-0000000001，以此类推。

（2）客户端获取/lock下的子节点列表，判断自己创建的子节点是否为当前子节点列表中序号最小的子节点，如果是则认为获得锁，否则监听/lock的子节点变更消息，获得子节点变更通知后重复此步骤直至获得锁；

（3）执行业务代码；

（4）完成业务流程后，删除对应的子节点释放锁。

上面的步骤可以看出来，zookeeper跟redis不一样，它是完全不依赖客户端的状态的，因此zookeeper才可以严格实现分布式锁！

redis的分布式锁是不是就一无是处了呢？当然不是！在一些要求不是那么严格的场景下还是可以使用的，比如：凌晨1点执行定时任务出报表，哪怕是执行2次也没什么问题。

参考文献：

https://www.cnblogs.com/linjiqin/p/8003838.html