关于redis:面试官怎么实现Redis分布式锁

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在单机环境下，当存在多个线程能够同时扭转某个变量（可变共享变量）时，就会呈现线程平安问题。这个问题能够通过 JAVA 提供的 volatile、ReentrantLock、synchronized 以及 concurrent 并发包下一些线程平安的类等来防止。

而在多机部署环境，须要在多过程下保障线程的安全性，Java 提供的这些 API 仅能保障在单个 JVM 过程内对多线程访问共享资源的线程平安，曾经不满足需要了。这时候就须要应用分布式锁来保障线程平安。通过分布式锁，能够保障在分布式部署的利用集群中，同一个办法在同一时间只能被一台机器上的一个线程执行。

分布式锁须要满足四个条件：

互斥性。在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
不会死锁。即便有客户端在持有锁的期间解体而没有被动解锁，也要保障后续其余客户端能加锁。
加锁和解锁必须是同一个客户端。客户端 a 不能将客户端 b 的锁解开，即不能误会锁。
容错性。只有大多数 Redis 节点失常运行，客户端就可能获取和开释锁。

常见的实现分布式锁的形式有：数据库、Redis、Zookeeper。上面次要介绍应用 Redis 实现分布式锁。

Redis 2.6.12 之前的版本中采纳 setnx + expire 形式实现分布式锁，在 Redis 2.6.12 版本后 setnx 减少了过期工夫参数：

SET lockKey value NX PX expire-time

所以在 Redis 2.6.12 版本后，只须要应用 setnx 就能够实现分布式锁了。

加锁逻辑：

setnx 争抢 key 的锁，如果已有 key 存在，则不作操作，过段时间持续重试，保障只有一个客户端能持有锁。
value 设置为 requestId（能够应用机器 ip 拼接以后线程名称），示意这把锁是哪个申请加的，在解锁的时候须要判断以后申请是否持有锁，避免误会锁。比方客户端 A 加锁，在执行解锁之前，锁过期了，此时客户端 B 尝试加锁胜利，而后客户端 A 再执行 del() 办法，则将客户端 B 的锁给解除了。
再用 expire 给锁加一个过期工夫，避免异样导致锁没有开释。

解锁逻辑：

首先获取锁对应的 value 值，查看是否与 requestId 相等，如果相等则删除锁。应用 lua 脚本实现原子操作，保障线程平安。

上面咱们通过 Jedis（基于 java 语言的 redis 客户端）来演示分布式锁的实现。

引入 Jedis jar 包，在 pom.xml 文件减少代码：

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>2.9.0</version>
</dependency>

调用 jedis 的 set() 实现加锁，加锁代码如下：

/**
 * @description:
 * @author: 程序员大彬
 * @time: 2021-08-01 17:13
 */
public class RedisTest {

    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_EXPIRE_TIME = "PX";

    @Autowired
    private JedisPool jedisPool;
    
    public boolean tryGetDistributedLock(String lockKey, String requestId, int expireTime) {Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_EXPIRE_TIME, expireTime);

        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {return true;}
        return false;
    }
}

各参数阐明：

lockKey：应用 key 来当锁，须要保障 key 是惟一的。能够应用零碎号拼接自定义的 key。
requestId：示意这把锁是哪个申请加的，能够应用机器 ip 拼接以后线程名称。在解锁的时候须要判断以后申请是否持有锁，避免误会锁。比方客户端 A 加锁，在执行解锁之前，锁过期了，此时客户端 B 尝试加锁胜利，而后客户端 A 再执行 del() 办法，则将客户端 B 的锁给解除了。
NX：意思是 SET IF NOT EXIST，保障如果已有 key 存在，则不作操作，过段时间持续重试。NX 参数保障只有一个客户端能持有锁。
PX：给 key 加一个过期的设置，具体工夫由 expireTime 决定。
expireTime：设置 key 的过期工夫，避免异样导致锁没有开释。

首先须要获取锁对应的 value 值，查看是否与 requestId 相等，如果相等则删除锁。这里应用 lua 脚本实现原子操作，保障线程平安。

应用 eval 命令执行 Lua 脚本的时候，不会有其余脚本或 Redis 命令被执行，实现组合命令的原子操作。lua 脚本如下：

//KEYS[1] 是 lockKey，ARGV[1] 是 requestId
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));

Jedis 的 eval() 办法源码如下：

public Object eval(String script, List<String> keys, List<String> args) {return this.eval(script, keys.size(), getParams(keys, args));
}

lua 脚本的意思是：调用 get 获取锁（KEYS[1]）对应的 value 值，查看是否与 requestId（ARGV[1]）相等，如果相等则调用 del 删除锁。否则返回 0。

残缺的解锁代码如下：

public class RedisTest {
    private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;

    @Autowired
    private JedisPool jedisPool;

    public boolean releaseDistributedLock(String lockKey, String requestId) {Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        ////KEYS[1] 是 lockKey，ARGV[1] 是 requestId
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));

        if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {return true;}
        return false;
    }
}

以上是应用 Redis 实现分布式锁的全部内容，心愿对你有帮忙。

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正文完