Redis可重入锁的实现设计
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key
local 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 key
local 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0
if (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
@Setter
public 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);
}
}