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这篇文章主要介绍 Redis 如何实现可重入锁的设计,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!
但是仍然有些场景是不满⾜的,例如⼀ 个⽅法获取到锁之后,可能在⽅法内调这个⽅法此时就获取不到锁了。这个时候我们就需要把锁改进成可 重⼊锁了。重⼊锁,指的是以线程为单位,当⼀个线程获取对象锁之后,这个线程可以再次获取本对象上的锁,⽽其 他的线程是不可以的。可重⼊锁的意义在于防⽌死锁。实现原理是通过为每个锁关联⼀个请求计数器和⼀个占有它的线程。当计数为 0 时,认为锁是未被占有 的;线程请求⼀个未被占有的锁时,JVM 将记录锁的占有者,并且将请求计数器置为 1。如果同⼀个线程再次请求这个锁,计数将递增;每次占⽤线程退出同步块,计数器值将递减。直到计数器 为 0, 锁被释放。关于⽗类和⼦类的锁的重⼊:⼦类覆写了⽗类的 synchonized ⽅法,然后调⽤⽗类中的⽅法,此时如果没有重⼊的锁,那么这段代码将产⽣死锁。
代码演示
不可重⼊
不可重⼊锁
使用不可重入锁
当前线程执⾏ call() ⽅法⾸先获取 lock,接下来执⾏ inc() ⽅法就⽆法执⾏ inc() 中的逻辑,必须先释放锁。该例很好的说明了不可重⼊锁。
可重入锁
锁实现
锁使用
可重⼊意味着线程可进⼊它已经拥有的锁的同步代码块。
设计两个线程调⽤ call() ⽅法,第⼀个线程调⽤ call() ⽅法获取锁,进⼊ lock() ⽅法,由于初始 lockedBy 是 null,所以不会进⼊ while ⽽挂起当前线程,⽽是增量 lockedCount 并记录 lockBy 为第 ⼀个线程。
接着第⼀个线程进⼊ inc() ⽅法,由于同⼀进程,所以不会进⼊ while ⽽挂起,接着增量 lockedCount,当第⼆个线程尝试 lock,由于 isLocked=true, 所以他不会获取该锁,直到第⼀个线程调⽤两次 unlock() 将 lockCount 递减为 0,才将标记为 isLocked 设置为 false。
设计思路
假设锁的 key 为“lock”,hashKey 是当前线程的 id:“threadId”,锁自动释放时间假设为 20。
获取锁
判断 lock 是否存在 EXISTS lock
不存在,则自己获取锁,记录重入层数为 1.
存在,说明有人获取锁了,继续判断是不是自己的锁,即判断当前线程 id 作为 hashKey 是否存在:HEXISTS lock threadId
不存在,说明锁已经有了,且不是自己获取的,锁获取失败.
存在,说明是自己获取的锁,重入次数 +1:HINCRBY lock threadId 1,最后更新锁自动释放时间,EXPIRE lock 20
释放锁
判断当前线程 id 作为 hashKey 是否存在:HEXISTS lock threadId
不存在,说明锁已失效
存在,说明锁还在,重入次数减 1:HINCRBY lock threadId -1,
获取新的重入次数,判断重入次数是否为 0,为 0 说明锁全部释放,删除 key:DEL lock
因此,存储在锁中的信息就必须包含:key、线程标识、重入次数。不能再使用简单的 key-value 结构,这里推荐使用 hash 结构。而且要让所有指令都在同一个线程中操作,那么使用 lua 脚本。
lua 脚本
lock.lua
local key = KEYS[1]; -- 第 1 个参数, 锁的 keylocal threadId = ARGV[1]; -- 第 2 个参数, 线程唯一标识 local releaseTime = ARGV[2]; -- 第 3 个参数, 锁的自动释放时间 if(redis.call( exists , key) == 0) then -- 判断锁是否已存在
redis.call( hset , key, threadId, 1 -- 不存在, 则获取锁
redis.call(expire , key, releaseTime); -- 设置有效期
return 1; -- 返回结果 end;if(redis.call( hexists , key, threadId) == 1) then -- 锁已经存在,判断 threadId 是否是自己
redis.call( hincrby , key, threadId, 1 -- 如果是自己,则重入次数 +1
redis.call(expire , key, releaseTime); -- 设置有效期
return 1; -- 返回结果 end;return 0; -- 代码走到这里, 说明获取锁的不是自己,获取锁失败
unlock.lua
-- 锁的 keylocal key = KEYS[1];-- 线程唯一标识 local threadId = ARGV[1];-- 判断当前锁是否还是被自己持有 if (redis.call( hexists , key, threadId) == 0) then-- 如果已经不是自己,则直接返回
return nil;end;-- 是自己的锁,则重入次数减一 local count = redis.call(hincrby , key, threadId, -1);-- 判断重入次数是否已为 0if (count == 0) then-- 等于 0,说明可以释放锁,直接删除
redis.call(del , key);
return nil;end;
在项目中集成
编写 RedisLock 类
@Getter@Setterpublic class RedisLock {
private RedisTemplate redisTemplate;
private DefaultRedisScript Long lockScript;
private DefaultRedisScript Object unlockScript;
public RedisLock(RedisTemplate redisTemplate) {
this.redisTemplate = redisTemplate;
// 加载释放锁的脚本
this.lockScript = new DefaultRedisScript ();
this.lockScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource( lock.lua)));
this.lockScript.setResultType(Long.class);
// 加载释放锁的脚本
this.unlockScript = new DefaultRedisScript ();
this.unlockScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource( unlock.lua)));
}
/**
* 获取锁
* @param lockName 锁名称
* @param releaseTime 超时时间 (单位: 秒)
* @return key 解锁标识
*/
public String tryLock(String lockName, long releaseTime) {
// 存入的线程信息的前缀,防止与其它 JVM 中线程信息冲突
String key = UUID.randomUUID().toString();
// 执行脚本
Long result = (Long)redisTemplate.execute(
lockScript,
Collections.singletonList(lockName),
key + Thread.currentThread().getId(), releaseTime);
// 判断结果
if(result != null result.intValue() == 1) {
return key;
}else {
return null;
}
}
/**
* 释放锁
* @param lockName 锁名称
* @param key 解锁标识
*/
public void unlock(String lockName, String key) {
// 执行脚本
redisTemplate.execute(
unlockScript,
Collections.singletonList(lockName),
key + Thread.currentThread().getId(), null);
}}
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