01-基于 Redis 的分布式锁

在同一进程中，为确保不同线程之间的同步操作，一般使用的synchronized关键字或ReentrantLock等锁机制。但对不同服务器上的多个进程来说，如果要达到同步操作的效果，就需要借助分布式锁来实现。

一般来说，实现分布式锁有几种方式：1）基于数据库；2）基于 Redis；3）基于 ZooKeeper。本文我们将讨论一下基于 Redis 如何实现分布式锁功能。

01.1-setnx 和 expire

Redis 中的setnx只有当键不存在时才可设置键的值，可用来表示成功获取锁。未避免进程在持锁期间异常宕机，而导致锁无法及时被释放，可用expire命令为锁添加一个过期时间，可以在超时后自动释放。

Redis 2.6.12 及更高版本中，set命令添加了对”set iff not exist”、”set iff exist”和”expire timeout”语义的支持：

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

01.2-Redis 实现分布式锁的基本逻辑

Redis 中实现分布式锁的基本逻辑如下：

1. 在 Redis 中指定一个键作为锁，指定唯一标识作为值

2. 当 Redis 不包含锁时，意味着无任何进程持锁，此时进程可以请求获取锁，成功后将“锁-自身标识”键值对写入 Redis。同时只有一个进程可以拥有锁，满足互斥性。

3. 为防止死锁，即为避免某个进程异常导致锁无法被释放，需要设置过期时间。

4. 在有效时间内，释放锁时，需要校验唯一标识，避免错误地释放他人的锁。这个过程要保证原子性，一般采用 Lua 脚本实现。

使用 Redis 原生功能实现分布式锁的细节，可以参考 [1]。

[1] Redis 分布式锁｜从青铜到钻石的五种演进方案

02-Redisson

Redisson 是一个供 Java 开发者使用的 redis-cli 实现。它提供了分布式锁和同步机制的实现。Redisson 中提供了多种锁实现，例如可重入锁RLock，读写锁RReadWriteLock，以供不同场景中使用。

02.1-可重入锁

使用可重入锁的方式非常简单：

final RLock anyLock = this.redisson.getLock("anyLock");anyLock.lock();// 业务逻辑anyLock.unlock();

当获取锁以后，在 Redis 中会存在一个键为 anyLock，值类型为 hash，field 为 “a5112130-6121-4fa9-98f6-271a7c724c00:88”（每次都可能会不一样），value 为 1，指重入次数。

02.2-读写锁

使用读写锁的方式如下：

final RReadWriteLock lock = this.redisson.getReadWriteLock("read:write:lock");
lock.readLock().lock();// 业务逻辑，读lock.readLock().unlock();
lock.writeLock().lock();// 业务逻辑，写lock.writeLock().unlock();

进程获取读锁后，Redis 中会存在一个键为 {read:write:lock}:a5112130-6121-4fa9-98f6-271a7c724c00:90:rwlock_timeout:1，值类型为 string，值为 1，超时时间为 30s。

进程获取写锁后，Redis 中会存在一个键为 read:write:lock，值类型为 hash，包含两个 field: “a5112130-6121-4fa9-98f6-271a7c724c00:89:write”（可能每次都不一样），其值为 1；”mode”，其值为 write / read

读锁与读锁之间互补影响

读-写锁、写-写锁、写-读锁之间互斥，同步

02.3-信号量

当临界资源数为 1 时，使用锁可以控制多进程之间同步访问。当临界资源有多个时，锁的表达能力有限，这时候可以使用信号量来控制多个进程之间的同步。

final RSemaphore semaphore = this.redisson.getSemaphore("park");// 获取信号量semaphore.acquire();// 释放信号量semaphore.release();

在使用信号量之前，需要在 Redis 中存储一个键 park，其值为临界资源的数量，例如 3，表示连接资源数量为 3。

每当进程通过 acquire 获取一个信号量，park 的值将减小 1。当信号量为 0 时，尝试获取信号量将失败。进程通过 release 释放信号量时，park 的值将增加 1。

注：这里有个小坑，如果重复调用 release，将导致型号量的值不断增加，使用时需要特别注意。

上述使用示例的完整代码可以在我的 gitee 中找到。

[1] 分布式锁中的王者方案 - Redisson

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