redisson分布式锁的实现及spring-boot-starter封装

本文主要介绍redisson中对于可重入锁、读写锁、公平锁的实现，并利用spring AOP封装成基于方法级别的注解使用方式。

关于redisson的介绍及其spring boot starter的封装参考：spring boot redisson starter的封装和使用

redisson是一个非常强大的redis客户端，封装了很多针对分布式场景的工具，很多工具都使用了大量的Lua脚本来实现，其中分布式锁也是如此。需要明确的是：Redis使用单个Lua解释器去运行所有脚本，并且，Redis也保证脚本会以原子性(atomic)的方式执行，即：当某个脚本正在运行的时候，不会有其他脚本或Redis命令被执行 。（摘自：EVAL-Redis命令参考）

redisson中的分布式锁实现了jdk中锁的规范，顶层接口主要是RLock和RReadWriteLock，分别继承自jdk中的Lock和ReadWriteLock，redisson中的代码结构如下：

RLock接口实现类的代码结构

RReadWriteLock接口实现类的代码结构

从类名上可以看出各种锁对应的类

可重入锁 RedissonLock

可重入锁是一种特殊的互斥锁，同一个线程可以重复获取到锁而不会阻塞（相应的，多次获取之后也需要相等次数的释放锁的操作）。不同线程获取同一个锁的时候是互斥的。

获取锁

具体实现是在RedissonLock中的tryLockInnerAsync方法，源码如下：

主要内容是在Lua脚本当中，从中可以看出Lua脚本的实现逻辑，逻辑流程图如下：

释放锁

具体实现是在RedissonLock中的unlockInnerAsync方法，源码如下：

从Lua脚本中可以看出以下几点逻辑：

线程标识：线程是使用uuid和线程id结合起来做唯一标识的，其中uuid是Redisson对象（RedissonClient接口的实现）的属性，即在创建Redisson对象时就生成了。在同一个应用节点当中，线程标识的uuid是相同的，而线程id是不同的；在不同的应用节点当中，线程标识的uuid是不同的，而线程id是可能相同的。总之，在分布式环境当中，线程标识是不会重复的。

释放锁的时候只会释放当前线程自己的锁。利用hashKey判断（hashKey是线程标识）

一个线程如果多次获取锁，必须有相等次数的释放锁，否则锁不会释放。利用value的增长值做判断

释放锁之后，会发布一个消息到指定的channel，channel名称格式为：redisson_lock__channel:

读写锁 ReadWriteLock

读写锁是将资源的操作者分为两类：读者、写者。它允许多个读者同时获取到资源，但只允许一个写者对资源进行操作。

redisson中的读写锁顶层接口是：RReadWriteLock，继承了jdk中的读写锁接口：ReadWriteLock

读锁的实现类是 RedissonReadLock，写锁的实现类是 RedissonWriteLock

获取锁方法都是 tryLockInnerAsync，释放锁方法都是 unlockInnerAsync

在Redis中都是利用HASH数据结构，锁的key、hashKey与可重入锁类似，释放锁时也与上面几点可重入锁的逻辑类似

不同于可重入锁的是，读写锁增加了一个hashKey为mode的数据，值为read或write，用于标识锁的类型 - 获取锁的方式

公平锁 FairLock

redisson_lock_queue:，List列表，用于存储线程列表，线程重复获取锁时会存在多个元素，保证获取锁的线程的顺序，实现优先分配给先发出请求的线程的功能。

redisson_lock_timeout:，SortedSet有序集合，用于存储线程获取锁时等待的超时时间，SortedSet中的score存储的是获取锁的等待超时时间，值越小说明越先请求获取锁，因此List中的线程顺序和SortedSet中的线程顺序是一致的（但并没有强行要求顺序必须一致）。线程重复获取锁时会重置score的值

获取锁

具体实现的方法是：tryLockInnerAsync，获取锁之前会清理等待超时的线程，Lua脚本如下：

处理逻辑：

加锁处理的Lua源码：

释放锁

公平锁的释放同样也遵循可重入锁介绍的几点逻辑，这里就不过多介绍，可以通过源码中的Lua脚本看到具体的实现。释放锁的时候也同样会先移除已等待超时的线程，处理逻辑与获取锁时一样。

以上就是redisson中可重入锁、读写锁、公平锁的一些实现方式。

spring boot starter的封装（基于spring AOP）

了解了以上几种锁的实现方式之后，我们可以结合spring AOP封装成spring boot starter，这样使用起来就会更加方便。此封装是在redisson-spring-boot-starter的基础之上进行的，请先阅读文章开头提到的 [spring boot redisson starter的封装和使用]

首先，引入主要的依赖包，spring AOP支持和redisson-spring-boot-starter

既然是基于AOP的封装，需要定义一个方法级别的注解，注解的属性与redisson中分布式锁需要的参数保持一致，但额外增加一个锁类型的枚举，便于支持多种分布式锁源码如下：

关联的枚举定义如下：

定义AOP配置和实现。对于加锁的资源，支持spring EL表达式，方便灵活的根据方法参数进行加锁

最后就在resources/META-INF/spring.factories中配置这个类，以便spring boot自动加载配置

这样，就可以在方法上加LockAction注解来使用分布式锁了，示例如下：

参考资料：

Redis命令参考：http://doc.redisfans.com/index.html

Redisson分布式锁文档：https://github.com/redisson/redisson/wiki/8.-%E5%88%86%E5%B8%83%E5%BC%8F%E9%94%81%E5%92%8C%E5%90%8C%E6%AD%A5%E5%99%A8

Lua教程：http://www.runoob.com/lua/lua-tutorial.html

源码：

https://gitee.com/itopener/springboot

starter目录：itopener-parent / spring-boot-starters-parent / lock-redisson-spring-boot-starter-parent

demo目录：itopener-parent / demo-parent / demo-lock-redisson