分布式锁主动续期的入门级实现 - 自省 | 简约而不简单

一、背景

如果某个客户端获得锁之后处理时间超过最大约定时间，或者持锁期间内发生了故障导致无法主动释放锁，其持有的锁也能够被其他机制正确释放，并保证后续其它客户端也能加锁，整个处理流程继续正常执行。

简单解释一下：

1. 客户端抢到分布式锁之后开始执行任务，执行完毕后再释放分布式锁。

2. 持锁后因客户端异常未能把锁释放，会导致锁成为永恒锁。

3. 为了避免这种情况，在创建锁的时候给锁指定一个过期时间。

4. 到期之后锁会被自动删除掉，这个角度看是对锁资源的一种保护。

二、理还乱?

逻辑看很简单，也很清晰，但任何事情都有两面性，自动删除自然有理，但肯定也有弊端。如果要把锁的功能做的健壮，总要从不断地自我质疑、自我反思中，理顺思路，寻找答案，我认为这属于自省式学习，以后也想尝试这种模式，一起来试试吧：

• 问题：锁过期了会被删掉，可是任务没结束怎么办？

• 如果锁被释放的时候，任务尚未执行完毕，那就可能导致其它客户端又抢到锁，任务被重复执行。

• 问题：把锁的过期时间定的长一点？

• 逻辑听起来没错，如果你能确定任务的最大耗时，那没问题；大部分情况都很难确定任务的最大耗时该是多少。

• 问题：锁的过期时间定多长合适？

• 反正会被释放，过期时间定的足够长吧；如果锁使用的频率很高，加了锁程序有 bug 释放不掉，服务端岂不是要出现大量的垃圾数据？思来想去，对一个健壮的分布式锁来说，过期时间设置太长了不合适，设置太短了也不合适。

• 问题：怎么平衡？

• 不长不短，主动延期！持锁期间，酌情推后锁的过期时间，以基于 Redis 的分布式锁来说，就需要调用 API 重置锁 key 的过期时间。当前线程持锁后在执行任务期间不能再调用 API 重试锁 key 的过期时间。

• 问题：谁来调用 API 呢？

• 需要使用其他的线程来执行续期。

• 问题：给每个锁配一个线程？

• 可以，如果使用分布式锁的场景中没有什么并发，一个客户端也就那么三两个锁同时存在，那就没问题。每个锁抢锁成功后，开启一个线程，在线程中通过循环给锁续期。

    public void run() {        while (true) {            // 续租            action.run()；        }    }

• 问题：多久执行一次续期？

• 有一些常规处理是续租间隔默认采用过期时间的 1/3。若把锁的过期时间设定为与实际耗时相差不大,这样通过一两次续租基本就满足了大部分的情况。

• 问题：为什么要触发一次续期操作呢，这不浪费资源吗？

• 采用过期时间 1/3 间隔，若用户定义锁 3 秒过期，那每秒钟都有一个续期指令，有没有觉得也不太合适。

• 问题：要不要避免续期指令太频繁？

• 避免续期指令太频繁调用是有必要的，也可以增加一个续期的最小间隔时间，比如最少是 5 秒。可由用户自己控制续期周期，没必要一定要发起续期调用。比如任务执行大多在 5 秒钟，那么就把锁定为 7 秒，续期时间定在 6 秒，那么 6 秒内任务结束了就不用续期，即不必把过期时间定的太长，也不必执行一两次续期操作。

• 问题：续租的间隔怎么实现？

• 线程内间隔控制通常是通过 sleep() 方法，稍微精准一点的话，单位使用毫秒。

    public void run() {        while (true) {            // 1、间隔            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(sleepTime);            // 2、续租            action.run();        }    }

• 问题：线程要关闭吧？

• 释放锁的时候要主动关闭负责续期的线程，所以线程的循环里要有一个变量来控制退出 while 循环

    public void run() {        while (isRunning) {            // 1、间隔            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(sleepTime);            // 2、续租            action.run();        }    }

• 问题：变量是跨线程访问，如何保证跨线程的可见性呢？

• 在变量上增加 volatile 关键字。

    private volatile boolean isRunning = true;
    void cancel(){        //控制线程退出        this.isRunning = true;    }

• 问题：如果续期线程里在 sleep()，那就一直等 sleep() 结束？

• 如果等到 sleep() 结束，就挺浪费资源的

• 问题：能不能快速结束 sleep() 状态？

• 可以，通过 interrupt(),需留意，被打断的时候会抛异常 InterruptedException

    void cancel(){        //控制线程退出        this.isRunning = true;        //中断线程        this.interrupt();    }

到这里，似乎都理顺了。

三、新的思考

• 问题：如果同时有成百上千个锁呢？

• 同时有成百上千个线程在工作，你若认为没问题，不存在，那 ok，不用继续看下一篇。

• 那怎么办呢？

• 可以用 Executors.newScheduledThreadPool ，里边有 scheduleAtFixedRate
  

• 阿里 Java 代码规范不允许用 Execurots 嘛？

• 不能用？风险是什么？你没看累嘛？