分布式锁一般有三种实现方式:
1. 数据库乐观锁;
2. 基于Redis的分布式锁;
3. 基于ZooKeeper的分布式锁。
本篇博客将介绍第二种方式,基于Redis实现分布式锁。
为确保分布式锁可用,必须满足以下四个条件:
1.互斥性。
PS:在任意时刻,只有一个客户端能持有锁.
2.不会发生死锁
PS:即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁,也能保证后续其他客户端能加锁。
3.具有容错性
PS:只要大部分的Redis节点正常运行,客户端就可以加锁和解锁。
4.解铃还须系铃人
PS:加锁和解锁必须是同一个客户端,客户端自己不能把别人加的锁给解了。
接下来就是实操:
maven 引用 包
<dependency>
<groupId>redis.clients</groupId>
<artifactId>jedis</artifactId>
<version>2.9.0</version>
</dependency>
第一步加锁
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;
}
解读下
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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。
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。
以上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。
举例下常见的错误加锁方式
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);
}
}
原因: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。
第二步解锁
private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;
/**
* 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";
//eval()方法可以确保原子性
//官網解讀 在eval命令执行Lua代码的时候,Lua代码将被当成一个命令去执行,并且直到eval命令执行完成,Redis才会执行其他命令
Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
return true;
}
return false;
}
以上代码我们写了一个简单的Lua脚本代码,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。
那么这段Lua代码的功能是什么呢?其实很简单,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)。那么为什么要使用Lua语言来实现呢?因为要确保上述操作是原子性的。
其他:尽量减少 jedis.del() 解锁
比较常见错误的解锁方式:
public static void wrongReleaseLock1(Jedis jedis, String lockKey) {
jedis.del(lockKey);
}
这种不先判断锁的拥有者而直接解锁的方式,会导致任何客户端都可以随时进行解锁,即使这把锁不是它的。
public static void wrongReleaseLock2(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
// 判断加锁与解锁是不是同一个客户端
if (requestId.equals(jedis.get(lockKey))) {
// 若在此时,这把锁突然不是这个客户端的,则会误解锁
jedis.del(lockKey);
}
}
这种方式问题在于如果调用jedis.del()
方法的时候,这把锁已经不属于当前客户端的时候会解除他人加的锁。那么是否真的有这种场景?答案是肯定的,比如客户端A加锁,一段时间之后客户端A解锁,在执行jedis.del()
之前,锁突然过期了,此时客户端B尝试加锁成功,然后客户端A再执行del()方法,则将客户端B的锁给解除了。
总结:
Redis实现分布式锁并不难,只要保证能满足可靠性里的四个条件。
如果你的项目中Redis是多机部署的,那么可以尝试使用Redisson
实现分布式锁,这是Redis官方提供的Java组件
参考阅读章节
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Distributed locks with Redis
-
EVAL command
-
Redisson
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