手写Redis分布式锁

分布式锁使用场景

现在的系统都是集群部署，每个服务都不是单节点的了。比如库存服务，可能部署到3台机器上分别命名为节点1，节点2，节点3。库存服务需要扣减库存，扣减库存肯定需要锁吧，如果使用Lock或者synchronized，只能锁住自己的节点。而从前台访问是随机路由到这3台节点的。如果线程一进来使节点1上了锁，当线程二进来可能访问到的是节点2，这时节点2还没有上锁，那么库存就会扣减错误。而库存扣减还是一个核心操作，现在居然有Bug，想想就可怕。

这时我们就需要一个全局的锁了。

实现全局的锁不一定是Redis。MySQL，Zookeeper也可设计为分布式锁。本篇主要讲的是Redis分布式锁的实现方式，其他的实现方式不做讲解。MySQL用作分布式锁在性能上并不好，这里不建议使用。对Zookeeper分布式锁有兴趣的可以看看我写的这篇文章。

“👉手写Zookeeper分布式锁 ”

MySQL锁示意图

Zookeeper锁示意图

当然市面已经有成熟的框架去实现分布式锁了，不需要你重复造轮子了。

分布式锁实现

Redis分布式锁底层分析

记得之前面试被问Redis分布式锁的底层原理，我是这么回答的

Redis分布式锁底层

setnx保证锁的唯一性。过期时间保证锁在异常情况下也能解锁。采用Lua脚本操作Redis，使操作具有原子性。后台进程心跳检测，如果当前时间持有锁并且锁还未失效，延长锁的失效时间。如果当前线程没有获取到锁，会一直自旋，知道获取到锁为止。

手写Redis分布式锁

编写加锁方法

我们来看看这段代码，redisTemplate.execute参数解释如下

String result = (String) redisTemplate.execute(scriptLock,
        redisTemplate.getStringSerializer(),
        redisTemplate.getStringSerializer(),
        Collections.singletonList(key),
        uuid.toString(),
        String.valueOf(timeOut));

scriptLock为执行的Redis命令，里面是Lua脚本

脚本里面有setnx操作，还设置了超时时间。

两个redisTemplate.getStringSerializer()为key和value序列化工具。

后面3个参数为设置key，设置value，设置超时时间。分别对应Lua脚本中的KEYS[1]，ARGV[1]，ARGV[2]。

如果setnx操作成功，说明锁创建成功，返回new RedisLock(key, uuid.toString())。

如果失败，则一直循环拿锁，直到成功。

“另外，这里的value为随机生成的uuid，这是为什么呢？ ”

因为如果某个客户端获取到了锁，但是阻塞了很长时间才执行完，此时可能已经自动释放锁了，此时可能别的客户端已经获取到了这个锁，要是你这个时候直接删除key的话会有问题，所以得用随机值加上面的Lua脚本来释放锁。

编写释放锁的方法

执行scriptLock2，Lua脚本如下：

测试代码

测试结果

2020-08-29 20:54:43.484  INFO 21880 --- [main] com.lvshen.demo.RedisLockTest            : 获得锁
2020-08-29 20:54:49.532  INFO 21880 --- [main] com.lvshen.demo.RedisLockTest            : 未获得锁

这里没有做可重入功能，所以第二次访问的时候，锁还没有释放，所以未获得锁。

我们画一个流程图，完善下上面的流程

Redis锁逻辑

有关Redis主从同步问题

在Redis集群中，如果Master节点数据还没同步到Slave节点，Slave节点就挂了，下次Slave节点好了之后，就没有保存锁的数据，从而导致锁失效。那该怎么办？

这个场景是假设有一个Redis Cluster，有5个Redis Master实例。然后执行如下步骤获取一把锁：

• 获取当前时间戳，单位是毫秒
• 跟上面类似，轮流尝试在每个Master节点上创建锁，过期时间较短，一般就几十毫秒
• 尝试在大多数节点上建立一个锁，比如5个节点就要求是3个节点（n / 2 +1）
• 客户端计算建立好锁的时间，如果建立锁的时间小于超时时间，就算建立成功了
• 要是锁建立失败了，那么就依次删除这个锁
• 只要别人建立了一把分布式锁，你就得不断轮询去尝试获取锁

当超半数的主从同步成功了，才能判定为上锁成功。

Redis分布式锁缺点

我们来说说Redis分布式锁的缺点：

“Redis分布式锁，其实需要自己不断去尝试获取锁，比较消耗性能。 如果是Redis获取锁的那个客户端出Bug了或者挂了，那么只能等待超时时间之后才能释放锁。 Redis主从同步RedLock算法存在缺陷，锁的续命设计也很麻烦。 ”

文中涉及的源码见Github

“https://github.com/lvshen9/demo/tree/lvshen-dev/src/main/java/com/lvshen/demo/redis/dislock ”