在Java中，关于锁我想大家都很熟悉。在并发编程中，我们通过锁，来避免由于竞争而造成的数据不一致问题。通常我们以进程锁synchronized 、Lock来实现它，对于分布式程序，就不能用进程锁了，这时候常用的是分布式锁。

什么是分布式锁

分布式锁，是一种思想，它的实现方式有很多。比如，我们将沙滩当做分布式锁的组件，那么它看起来应该是这样的：

加锁

在沙滩上踩一脚，留下自己的脚印，就对应了加锁操作。其他进程或者线程，看到沙滩上已经有脚印，证明锁已被别人持有，则等待。

解锁

把脚印从沙滩上抹去，就是解锁的过程。

锁超时

为了避免死锁，我们可以设置一阵风，在单位时间后刮起，将脚印自动抹去。

分布式锁的实现有很多，比如基于数据库、memcached、Redis、系统文件、zookeeper等。它们的核心的理念跟上面的过程大致相同。基于数据库可以用乐观锁和悲观锁处理分页式锁，乐观锁使用对比记录version号来实现，悲观锁使用类似“select * where * for update”行锁实现。

本文讨论的是基于redis实现分页式锁的问题，别的方面不做详说，有相关需求可以参考和查阅别的资料。

Redis分布式锁原理

加锁

加锁实际上就是在redis中，给Key键设置一个值，为避免死锁，并给定一个过期时间。

SET lock_key random_value NX PX 5000

值得注意的是：
random_value 是客户端生成的唯一的字符串。
NX 代表只在键不存在时，才对键进行设置操作。
PX 5000 设置键的过期时间为5000毫秒。

这样，如果上面的命令执行成功，则证明客户端获取到了锁。

解锁

解锁的过程就是将Key键删除。但也不能乱删，不能说客户端1的请求将客户端2的锁给删除掉。这时候random_value的作用就体现出来。

为了保证解锁操作的原子性，我们用LUA脚本完成这一操作。先判断当前锁的字符串是否与传入的值相等，是的话就删除Key，解锁成功。

if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then 
   return redis.call('del',KEYS[1]) 
else
   return 0 
end

jedis实现（单节点）

/**
     * 获取分布式锁:一分命令，保证事务的一致性。
     * @param lockKey
     * @param requestId
     * @param expireTime
     * @return
     */
    public static boolean getDistributeLock(String lockKey, String requestId, long expireTime) {
        Jedis jedis = null;
        try {
            jedis = getResource();
            String result = jedis.set(lockKey,requestId,"NX","PX",expireTime);
            if ("OK".equals(result)) {
                return true;
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("getDistributeLock {}", lockKey, e);
        } finally {
            returnResource(jedis);
        }
        return false;
    }

    /**
     * 释放分布式锁:使用lua脚本，一个命令实现对带有标志的锁的释放
     * @param lockKey
     * @param requestId
     * @return
     */
    public static boolean releaseDistributeLock(String lockKey, String requestId) {
        Jedis jedis = null;
        try {
            jedis = getResource();
            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));
            Long RELEASE_SUCCESS = 1L;
            if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
                return true;
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("releaseDistributeLock {}", lockKey, e);
        } finally {
            returnResource(jedis);
        }
        return false;
    }
    

注意：这里的requestId,类似客户端口请求id，每次请求都是不同的可以使用uuid，测试和使用可以参考后面的”测试和说明“部分。

缺点：在集群包括主从、哨兵模式、集群模式不可用;锁不具有可重入性。

redisson实现（通用）

Redisson是一个在Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid）。它不仅提供了一系列的分布式的Java常用对象，还提供了许多分布式服务。其中包括(BitSet, Set, Multimap, SortedSet, Map, List, Queue, BlockingQueue, Deque, BlockingDeque, Semaphore, Lock, AtomicLong, CountDownLatch, Publish / Subscribe, Bloom filter, Remote service, Spring cache, Executor service, Live Object service, Scheduler service) Redisson提供了使用Redis的最简单和最便捷的方法。Redisson的宗旨是促进使用者对Redis的关注分离（Separation of Concern），从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。

Redisson底层采用的是Netty 框架。支持Redis 2.8以上版本，支持Java1.6+以上版本。它里面也实现了分布式锁，而且包含多种类型的锁:可重入锁，公平锁等。

具体实现如下：

JedisUtil提供

 //从配置类中获取redisson对象
 private static Redisson redisson = JedisConfig.getRedisson();
    
 //加锁 Redisson:适用单机、主从、哨兵和集群
    //同步方法，等待锁返回执行 所以涉及锁使用的，可以放在线程池中进行
    public static boolean acquire(String lockName){
        //声明key对象
        String key = lockName;
        //获取锁对象
        RLock mylock = redisson.getLock(key);
        //加锁，并且设置锁过期时间，防止死锁的产生
        mylock.lock(2, TimeUnit.MINUTES); // 分钟
        //加锁成功
        return  true;
    }
    //锁的释放 Redisson:适用单机、主从、哨兵和集群
    //同步方法，等待锁返回执行  所以涉及锁使用的，可以放在线程池中进行
    public static void release(String lockName){
        //必须是和加锁时的同一个key
        String key =  lockName;
        //获取所对象
        RLock mylock = redisson.getLock(key);
        //释放锁（解锁）
        mylock.unlock();
    }

JedisConfig提供

private static Config config = new Config();
//声明redisso对象
private static Redisson redisson = null;

    static{

        //可以用"redis://"来启用SSL连接
        if (IS_CLUSTER.equals(CLUSTER_USED)) {//集群
            log.info("Redisson redis lock init cluster config:"+server1+";"+server2+";"+server3+";"+server4+";"+server5+";"+server6);
            config.useClusterServers().addNodeAddress(
                    "redis://".concat(server1),"redis://".concat(server2), "redis://".concat(server3),
                    "redis://".concat(server4),"redis://".concat(server5), "redis://".concat(server6)).setScanInterval(5000);
        } else {//单机
            log.info("Redisson redis lock init single node config:"+server1+";"+server2+";"+server3+";"+server4+";"+server5+";"+server6);
            config.useSingleServer().setAddress("redis://".concat(poolHost).concat(":").concat(poolPort));
        }

        //得到redisson对象
        redisson = (Redisson) Redisson.create(config);
    }
    
    /**
     * Redisson redis分布式锁处理对象
    * @return
    */
    public static Redisson getRedisson() {
        return redisson;
    }
    

测试和说明

测试和使用，可以参考下面的junit测试用例。

@Slf4j
public class JedisUtilTest extends SpringTxTestCase {
    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(JedisUtils.class);

    /**
     * 单机版本：加解锁功能
     */
    @Test
    public void testSingleRedisLockAndUnlock(){
        JedisUtils.getDistributeLock("lockKey","requestId",JedisConfig.JEDIS_EXPIRE);
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                boolean result = JedisUtils.getDistributeLock("lockKey","requestId",JedisConfig.JEDIS_EXPIRE);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"：lock result:"+result);
                JedisUtils.releaseDistributeLock("lockKey","requestId");
                boolean result1 = JedisUtils.getDistributeLock("lockKey","requestId",JedisConfig.JEDIS_EXPIRE);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"：unlock result1:"+result1);
            }
        }
    }
    /**
     * 单机版本：锁测试
     */
    @Test
    public void testSingleRedisLock(){
        {
            final CyclicBarrier cbRef = new CyclicBarrier(10);
            final ReentrantLock reentrantLock=new ReentrantLock();
            for(int i=0;i<10;i++){
                Thread t=  new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备");
                            cbRef.await();//10个线程等待在这里 才开始执行下面的
                            //reentrantLock.lock();
                            //tryGetDistributedLock("hello","hello",10000);
                            boolean result = JedisUtils.getDistributeLock("lockKey","requestId",JedisConfig.JEDIS_EXPIRE);
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"===lock result:"+result);
                            JedisUtils.releaseDistributeLock("lockKey",UUID.randomUUID().toString());
                            boolean result1 = JedisUtils.getDistributeLock("lockKey","requestId",JedisConfig.JEDIS_EXPIRE);
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"===lock result1:"+result);
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }finally {
                            //reentrantLock.unlock();
                        }
                    }
                });
                t.start();
            }
            //这一段可以不要
            try {
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "起跑");
                System.out.println( cbRef.getParties()+"--" +cbRef.getNumberWaiting());
            } catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 单机版本redis：测试分布式锁的使用方法
     */
    @Test
    public void testUseOfSingleRedisLock() throws InterruptedException {
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);
        String data2Deal = "data to deal";
        final CyclicBarrier cbRef = new CyclicBarrier(10);
        for(int i=0;i<10;i++){
            Thread t=  new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备");
                    try {
                        cbRef.await();//10个线程等待在这里 才开始执行下面的+
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    final ReentrantLock reentrantLock=new ReentrantLock();
                    reentrantLock.lock();
                    try {
                        String data2Deal = "data to deal：" + Thread.currentThread().getName();
                        useOfSingleRedisLock(data2Deal);
                    } catch (Exception e){
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        reentrantLock.unlock();
                    }
                    countDownLatch.countDown();
                }
            });
            t.start();
        }
        countDownLatch.await();
        System.out.println("所有线程都执行完了……");
    }

    /**
     * 分布式锁的使用方法：单机redis cluster包括(集群和哨兵)不适用。
     * @param data2Deal
     */
    public void useOfSingleRedisLock(String data2Deal){
        String requestId = UUID.randomUUID().toString();
        if(JedisPoolUtils.getDistributeLock("lock_key", requestId, 1000*60*5)){
            try {
                methonNeedDisLock(data2Deal);
            } catch (Exception e) {
                logger.error("分布式锁业务处理失败！",e);
                e.printStackTrace();
            } finally {
                JedisPoolUtils.releaseDistributeLock("lock_key",requestId);
            }
        } else {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                useOfSingleRedisLock(data2Deal);
            } catch (InterruptedException e) {
                logger.error(e.getMessage());
            }
        }
    }

    /*
    *  需要分布式锁的业务代码
    */
    public void methonNeedDisLock(String data2Deal){
        System.out.println("分布式锁业务处理方法:"+data2Deal);
    }
    /**
     * 测试分布式锁(Redisson)的使用方法：redis单机和哨兵、集群都适用
     * 测试说明：开启1000个线程，对count进行累加
     */

    int count = 0;
    @Test
    public void testRedisLock() throws InterruptedException {
        int clientcount =1000;
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientcount);
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(clientcount);
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0;i<clientcount;i++){
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    //通过Snowflake算法获取唯一的ID字符串
                    String id = UUID.randomUUID().toString();
                    System.out.println("request id:"+id);
                    try {
                        JedisPoolUtils.getDistributeLock("lock_key", id, 1000*60*5);
                        count++;
                    }finally {
                        JedisPoolUtils.releaseDistributeLock("lock_key",id);
                    }
                    countDownLatch.countDown();
                }
            });
        }
        //控制程序结束
        countDownLatch.await();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("执行线程数:{"+clientcount+"},总耗时:{"+(end-start)+"},count数为:{"+count+"}");
        //logger.info("执行线程数:{},总耗时:{},count数为:{}",clientcount,end-start,count);
    }

    @Test
    public void testRedissonLock() throws InterruptedException {
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
        System.out.println("测试程序：开始运行……");
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @SneakyThrows
            @Override
            public void run() {
                String key = "test123";
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t1 start");
                //加锁
                boolean result = JedisUtils.acquire(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t1 get lock time :"+new Date().toLocaleString());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t1 get lock:"+result);
                Thread.sleep(50000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":t1 sleep 50000.");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":t1 修改了数据库");
                //释放锁
                JedisUtils.release(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" t1 lock release time:"+new Date().toLocaleString());
                countDownLatch.countDown();
            }
        });
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                String key = "test123";
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t2 start");
                //加锁
                boolean result = JedisUtils.acquire(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t2 get lock time :"+new Date().toLocaleString());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t2 get lock:"+result);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":t2 修改了数据库");
                //释放锁
                JedisUtils.release(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" t2 lock release time:"+new Date().toLocaleString());
                countDownLatch.countDown();
            }
        });
        t2.start();
        countDownLatch.await();
        System.out.println("测试程序：完成运行。");
    }

    @Test
    public void testRedissonLockSyn() throws InterruptedException {
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
        System.out.println("测试程序：开始运行……");
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @SneakyThrows
            @Override
            public void run() {
                String key = "test123";
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t1 start");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t1 sleep 50000.");
                Thread.sleep(50000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t1 ready for lock.");
                //加锁
                boolean result = JedisUtils.acquire(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t1 get lock time :"+new Date().toLocaleString());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t1 get lock:"+result);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":t1 修改了数据库");
                //释放锁
                JedisUtils.release(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" t1 lock release time:"+new Date().toLocaleString());
                countDownLatch.countDown();
            }
        });
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @SneakyThrows
            @Override
            public void run() {
                String key = "test123";
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t2 start");
                boolean result = JedisUtils.acquire(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t2 get lock time :"+new Date().toLocaleString());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t2 get lock:"+result);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": t2 sleep 500000.");
                Thread.sleep(500000);
                //释放锁
                JedisUtils.release(key);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" t2 lock release time:"+new Date().toLocaleString());
                countDownLatch.countDown();
            }
        });
        t2.start();
        countDownLatch.await();
        System.out.println("测试程序：完成运行。");
    }

    @Test
    public void testUseOfRedissonLock() throws InterruptedException {
        int clientcount = 1000;
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientcount);
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0;i<clientcount;i++){
            executorService.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    JedisUtils.acquire("lockName");
                    count++;
                    JedisUtils.release("lockName");
                    countDownLatch.countDown();
                }
            });
        }
        //控制程序结束
        countDownLatch.await();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("执行线程任务总数:{"+clientcount+"},总耗时:{"+(end-start)+"},count数为:{"+count+"}");
    }

}

参考

https://blog.csdn.net/u014353343/article/details/88921212

https://www.jianshu.com/p/828aa3b44564

https://www.jianshu.com/p/47fd7f86c848