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redis实现分布式锁的正确方式(java版)

redis实现分布式锁的正确方式(java版)

作者: yunmuzhou丶 | 来源:发表于2019-02-26 15:56 被阅读0次
    1.组件依赖

    通过Maven引入Jedis开源组件,在pom.xml文件加入下面的代码:

    <dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>2.9.0</version>
    </dependency>
    
    2.加锁的实现
    2.1常见的两种错误方式

    1.第一种

    public static void wrongGetLock(Jedis jedis,String key,String value,int expTime){
            Long result = jedis.setnx(key, value);
            if(result == 1){
                //若在这里程序突然崩溃,则无法设置过期时间,将发生死锁
                jedis.expire(key, expTime);
            }
        }
    

    2.第二种

        public static boolean wrongGetLock2(Jedis jedis,String key,String value,int expTime){
            long expires = System.currentTimeMillis() + expTime;
            String expiresStr = String.valueOf(expires);
            
            // 如果当前锁不存在,返回加锁成功
            if (jedis.setnx(key, expiresStr) == 1) {
                return true;
            }
            // 如果锁存在,获取锁的过期时间
            String currentValueStr = jedis.get(key);
            if(currentValueStr != null && Long.valueOf(currentValueStr)<System.currentTimeMillis()){
                // 锁已过期,获取上一个锁的过期时间,并设置现在锁的过期时间
                String oldString = jedis.getSet(key, expiresStr);
                if(oldString != null && oldString.equals(currentValueStr)){
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }
    

    问题所在:

    1. 由于是客户端自己生成过期时间,所以需要强制要求分布式下每个客户端的时间必须同步。
    2. 当锁过期的时候,如果多个客户端同时执行jedis.getSet()方法,那么虽然最终只有一个客户端可以加锁,但是这个客户端的锁的过期时间可能被其他客户端覆盖。
    3. 锁不具备拥有者标识,即任何客户端都可以解锁。
    2.2 正确的加锁方式
    public class RedisTool {
        
        private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisTool.class);
        
        //加锁成功标志
        private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
        //解锁成功标志
        private static final String RELEASE_SUCCESS = "1";
        //加锁标志
        private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
        //给锁设置过期时间的标志
        private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
        
        
        /**
         * 尝试获得锁
         * @param jedis    redis实例
         * @param key      具体的锁
         * @param value    锁的值,解锁的时候用
         * @param expTime  锁的失效时间
         * @return 加锁成功标志
         */
        public static boolean getDistributedLock(Jedis jedis,String key,String value,int expTime){
            boolean isLocked = false;
            try {
                String result = jedis.set(key, value, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expTime);
                if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
                    isLocked = true;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                logger.error("redis加锁失败:"+e.getMessage());
            }
            return isLocked;
        }
    }
    

    可以看到,我们加锁就一行代码:jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time),这个set()方法一共有五个形参:

    • 第一个为key,我们使用key来当锁,因为key是唯一的。
    • 第二个为value,在解锁的时候就可以有依据。value可以使用UUID.randomUUID().toString()方法生成。
    • 第三个为nxxx,这个参数我们填的是NX,意思是SET IF NOT EXIST,即当key不存在时,我们进行set操作;若key已经存在,则不做任何操作;
    • 第四个为expx,这个参数我们传的是PX,意思是我们要给这个key加一个过期的设置,具体时间由第五个参数决定。
    • 第五个为time,与第四个参数相呼应,代表key的过期时间。

    首先,set()加入了NX参数,可以保证如果已有key存在,则函数不会调用成功,也就是只有一个客户端能持有锁,满足互斥性。其次,由于我们对锁设置了过期时间,即使锁的持有者后续发生崩溃而没有解锁,锁也会因为到了过期时间而自动解锁(即key被删除),不会发生死锁。最后,因为我们将value赋值为requestId,代表加锁的客户端请求标识,那么在客户端在解锁的时候就可以进行校验是否是同一个客户端。由于我们只考虑Redis单机部署的场景,所以容错性我们暂不考虑。

    3.解锁
    3.1 解锁的常见两种错误方式

    1.第一种

    public static void wrongReleaseLock1(Jedis jedis, String lockKey) {
            jedis.del(lockKey);
    }
    

    最常见的解锁代码就是直接使用jedis.del()方法删除锁,这种不先判断锁的拥有者而直接解锁的方式,会导致任何客户端都可以随时进行解锁,即使这把锁不是它的。

    2.第二种

    public static void wrongReleaseLock2(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {
    
          // 判断加锁与解锁是不是同一个客户端
          if (requestId.equals(jedis.get(lockKey))) {
              // 若在此时,这把锁突然不是这个客户端的,则会误解锁
              jedis.del(lockKey);
          }
    }
    

    如代码注释,问题在于如果调用jedis.del()方法的时候,这把锁已经不属于当前客户端的时候会解除他人加的锁。那么是否真的有这种场景?答案是肯定的,比如客户端A加锁,一段时间之后客户端A解锁,在执行jedis.del()之前,锁突然过期了,此时客户端B尝试加锁成功,然后客户端A再执行del()方法,则将客户端B的锁给解除了。

    3.2 正确的解锁方式
        /**
         * 尝试解锁(删除key)
         * @param jedis  redis实例
         * @param key    具体的锁
         * @param value   
         * @return
         */
        public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String key, String value){
            boolean isUnlocked = false;
            try {
                //获取锁对应的value值,检查是否与requestId相等,如果相等则删除锁(解锁);eval()方法执行Lua脚本是原子性的
                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(key), Collections.singletonList(value));
                if(!CommonUtils.check(result) && RELEASE_SUCCESS.equals(result.toString())){
                    isUnlocked = true;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                logger.error("redis解锁异常:"+e.getMessage());
            }
            return isUnlocked;
        }
    

    那么这段Lua代码的功能是什么呢?其实很简单,首先获取锁对应的value值,检查是否与requestId相等,如果相等则删除锁(解锁)。那么为什么要使用Lua语言来实现呢?因为要确保上述操作是原子性的。
    简单来说,就是在eval命令执行Lua代码的时候,Lua代码将被当成一个命令去执行,并且直到eval命令执行完成,Redis才会执行其他命令。

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