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这篇文章主要介绍“分布式锁的原理及 Redis 怎么实现分布式锁”，在日常操作中，相信很多人在分布式锁的原理及 Redis 怎么实现分布式锁问题上存在疑惑，丸趣 TV 小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”分布式锁的原理及 Redis 怎么实现分布式锁”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着丸趣 TV 小编一起来学习吧！
一、分布式锁基本原理
分布式锁：满足分布式系统或集群模式下多进程可见并且互斥的锁。
分布式锁应该满足的条件：
可见性：多个线程都能看到相同的结果，注意：这个地方说的可见性并不是并发编程中指的内存可见性，只是说多个进程之间都能感知到变化的意思
互斥：互斥是分布式锁的最基本的条件，使得程序串行执行
高可用：程序不易崩溃，时时刻刻都保证较高的可用性
高性能：由于加锁本身就让性能降低，所有对于分布式锁本身需要他就较高的加锁性能和释放锁性能
安全性：安全也是程序中必不可少的一环
常见的分布式锁有三种：
Mysql：mysql 本身就带有锁机制，但是由于 mysql 性能本身一般，所以采用分布式锁的情况下，其实使用 mysql 作为分布式锁比较少见
Redis：redis 作为分布式锁是非常常见的一种使用方式，现在企业级开发中基本都使用 redis 或者 zookeeper 作为分布式锁，利用 setnx 这个方法，如果插入 key 成功，则表示获得到了锁，如果有人插入成功，其他人插入失败则表示无法获得到锁，利用这套逻辑来实现分布式锁
Zookeeper：zookeeper 也是企业级开发中较好的一个实现分布式锁的方案
二、基于 Redis 实现分布式锁
实现分布式锁时需要实现的两个基本方法：
获取锁：
互斥：确保只能有一个线程获取锁
非阻塞：尝试一次，成功返回 true，失败返回 false
释放锁：
手动释放
超时释放：获取锁时添加一个超时时间
基于 Redis 实现分布式锁原理：
SET resource_name my_random_value NX PX 30000
resource_name：资源名称，可根据不同的业务区分不同的锁
my_random_value：随机值，每个线程的随机值都不同，用于释放锁时的校验
NX：key 不存在时设置成功，key 存在则设置不成功
PX：自动失效时间，出现异常情况，锁可以过期失效
利用 NX 的原子性，多个线程并发时，只有一个线程可以设置成功，设置成功表示获得锁，可以执行后续的业务处理；如果出现异常，过了锁的有效期，锁自动释放；
版本一
1、定义 ILock 接口
public interface ILock extends AutoCloseable {
/**
* 尝试获取锁
*
* @param timeoutSec 锁持有的超时时间，过期后自动释放
* @return true 代表获取锁成功；false 代表获取锁失败
*/
boolean tryLock(long timeoutSec);
/**
* 释放锁
* @return
*/
void unLock();
}
2、基于 Redis 实现分布式锁—RedisLock
public class SimpleRedisLock {
private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
private final String name;
public SimpleRedisLock(StringRedisTemplate stringRedisTemplate, String name) {
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
this.name = name;
}
private static final String KEY_PREFIX = lock:
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
// 获取线程标识
String threadId = Thread.currentThread().getId();
// 获取锁
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unLock() {
// 通过 del 删除锁
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
@Override
public void close() {
unLock();
}
}
锁误删问题
问题说明：
持有锁的线程 1 在锁的内部出现了阻塞，这时锁超时自动释放，这时线程 2 尝试获得锁，然后线程 2 在持有锁执行过程中，线程 1 反应过来，继续执行，走到了删除锁逻辑，此时就会把本应该属于线程 2 的锁进行删除，这就是锁误删的情况。
解决方案：
在存入锁时，放入自己线程的标识，在删除锁时，判断当前这把锁的标识是不是自己存入的，如果是，则进行删除，如果不是，则不进行删除。
版本二：解决锁误删问题
public class SimpleRedisLock {
private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
private final String name;
public SimpleRedisLock(StringRedisTemplate stringRedisTemplate, String name) {
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
this.name = name;
}
private static final String KEY_PREFIX = lock:
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + -
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
// 获取线程标识
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 获取锁
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unLock() {
// 获取线程标示
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 获取锁中的标示
String id = stringRedisTemplate.opsForValue().get(KEY_PREFIX + name);
// 判断标示是否一致
if(threadId.equals(id)) {
// 释放锁
stringRedisTemplate.delete(KEY_PREFIX + name);
}
}
@Override
public void close() {
unLock();
}
}
锁释放的原子性问题
问题分析：
上述释放锁的代码依然存在锁误删问题，当线程 1 获取锁中的线程标识，并根据标识判断是自己的锁，这时锁到期自动释放，恰好线程 2 尝试获取锁，并拿到了锁，此时线程 1 依然执行释放锁的操作，就导致误删了线程 2 持有的锁。
原因在于，由 java 代码实现的释放锁流程不是原子操作，存在线程安全问题。
解决方案：
Redis 提供了 Lua 脚本功能，在一个脚本中编写多条 Redis 命令，可以确保多条命令执行时的原子性。
版本三：调用 Lua 脚本改造分布式锁
public class SimpleRedisLock implements ILock {
private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
private final String name;
public SimpleRedisLock(StringRedisTemplate stringRedisTemplate, String name) {
this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
this.name = name;
}
private static final String KEY_PREFIX = lock:
private static final String ID_PREFIX = UUID.randomUUID().toString(true) + -
@Override
public boolean tryLock(long timeoutSec) {
// 获取线程标识
String threadId = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId();
// 获取锁
Boolean success = stringRedisTemplate.opsForValue()
.setIfAbsent(KEY_PREFIX + name, threadId, timeoutSec, TimeUnit.SECONDS);
return Boolean.TRUE.equals(success);
}
@Override
public void unLock() {
String script = if redis.call(get ,KEYS[1]) == ARGV[1] then\n +
return redis.call(del ,KEYS[1])\n +
else\n +
return 0\n +
end
// 通过执行 lua 脚本实现锁删除，可以校验随机值
RedisScript Boolean redisScript = RedisScript.of(script, Boolean.class);
stringRedisTemplate.execute(redisScript,
Collections.singletonList(KEY_PREFIX + name),
ID_PREFIX + Thread.currentThread().getId());
}
@Override
public void close() {
unLock();
}
}
到此，关于“分布式锁的原理及 Redis 怎么实现分布式锁”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注丸趣 TV 网站，丸趣 TV 小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！
