使用SETNX实现分布式锁

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原创最新推荐文章于 2024-06-22 16:54:28 发布 · 800 阅读

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用SETNX实现分布式锁 

利用SETNX非常简单地实现分布式锁。例如：某客户端要获得一个名字foo的锁，客户端使用下面的命令进行获取：

如返回0，表明该锁已被其他客户端取得，这时我们可以先返回或进行重试等对方完成或等待锁超时。

上面的锁定逻辑有一个问题：如果一个持有锁的客户端失败或崩溃了不能释放锁，该怎么解决？我们可以通过锁的键对应的时间戳来判断这种情况是否发生了，如果当前的时间已经大于lock.foo的值，说明该锁已失效，可以被重新使用。

C0操作超时了，但它还持有着锁，C1和C2读取lock.foo检查时间戳，先后发现超时了。 

C1 发送DEL lock.foo 

C1 发送SETNX lock.foo 并且成功了。 

C2 发送DEL lock.foo 

C2 发送SETNX lock.foo 并且成功了。 

这样一来，C1，C2都拿到了锁！问题大了！

C3发送SETNX lock.foo 想要获得锁，由于C0还持有锁，所以Redis返回给C3一个0 

C3发送GET lock.foo 以检查锁是否超时了，如果没超时，则等待或重试。 

反之，如果已超时，C3通过下面的操作来尝试获得锁：

注意：为了让分布式锁的算法更稳键些，持有锁的客户端在解锁之前应该再检查一次自己的锁是否已经超时，再去做DEL操作，因为可能客户端因为某个耗时的操作而挂起，操作完的时候锁因为超时已经被别人获得，这时就不必解锁了。

public class Demo1 {

    private static final String lockKey = "Lock.TecentIm_Interface_Counter";
    private static final Integer lock_Timeout = 3;

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    void work() {
        try{
            JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();

            long lock = 0;
            long currentTime = 0;
            String lockValue = null;

            while(lock != 1){
                currentTime = new Date().getTime();
                lockValue = String.valueOf(currentTime + lock_Timeout + 1);
                lock = jedisCmd.setnx(lockKey, lockValue);

                if(lock == 1 || (currentTime > Long.valueOf(jedisCmd.get(lockKey)) && currentTime > Long.valueOf(jedisCmd.getSet(lockKey, lockValue)))){
                    break;
                }else{
                    Thread.sleep(10);
                }
            }

            ## Do your job

            currentTime = new Date().getTime();
            if(currentTime < Long.valueOf(jedisCmd.get(lockKey))){
                jedisCmd.del(lockKey);
            }

        }catch(Exception e){
            jobLog.error(e);
        }
    }
}

在项目中使用了这些代码，老大看后，说逻辑没问题，给出了一些建议： 

1. 最好使用面向对象的方式解决； 

2. while()中的代码阅读起来比较吃力；

public class Demo2 {

    private static final String lockKey = "Lock.TecentIm_Interface_Counter";

    @Autowired
    private DistributedLockHandler distributedLockHandler;


    @Override
    void work() {
        try{
            Long time = System.currentTimeMillis() + 5*1000;
            boolean lock = redisLockHandler.getLock(lockKey, time);

            if(lock){
                ### Do your job


        }catch(Exception e){
            logger.error(e);
        }finally {
            redisLockHandler.realseLock(lockKey);
        }
    }

RedisLockHandler.java

版本三：

DistributedLockHandler.java

版本四：

DistributedLockHandler.java

心得：

SETNX lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1>

如返回1，则该客户端获得锁，把lock.foo的键值设置为时间值表示该键已被锁定，该客户端最后可以通过DEL lock.foo来释放该锁。

解决死锁

发生这种情况时，可不能简单的通过DEL来删除锁，然后再SETNX一次，当多个客户端检测到锁超时后都会尝试去释放它，这里就可能出现一个竞态条件,让我们模拟一下这个场景：

幸好这种问题是可以避免的，让我们来看看C3这个客户端是怎样做的：

GETSET lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1>

通过GETSET，C3拿到的时间戳如果仍然是超时的，那就说明，C3如愿以偿拿到锁了。 

如果在C3之前，有个叫C4的客户端比C3快一步执行了上面的操作，那么C3拿到的时间戳是个未超时的值，这时，C3没有如期获得锁，需要再次等待或重试。留意一下，尽管C3没拿到锁，但它改写了C4设置的锁的超时值，不过这一点非常微小的误差带来的影响可以忽略不计。

代码示例1（最初始版本）

其实以上两点都是从代码的可读性以及可扩展性上说的； 

所以有了以下的版本二：

@Service("redisLockHandler")
public class RedisLockHandler  {


    private static final Integer Lock_Timeout = 3;

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    public boolean getLock(String lockKey, Long time){

        try{
            JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();

            long currentTime = System.currentTimeMillis();
            String lockValue = String.valueOf(currentTime + Lock_Timeout + 1);
            Long result = jedisCmd.setnx(lockKey, lockValue);

            if(result == 1 || checkIfTimeout(currentTime, lockKey, lockValue, jedisCmd)){
                return true;
            }else{
                Thread.sleep(10);
                if(currentTime > time){
                    return false;
                }else {
                    return getLock(lockKey, time);
                }
            }

        }catch(Exception e){
            jobLog.info("Failed to run RedisLockHandler.getLock method.",e);
            return false;
        }
    }


    public void realseLock(String lockKey){
        JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();
        if(System.currentTimeMillis() < Long.valueOf(jedisCmd.get(lockKey))){
            jedisCmd.del(lockKey);
        }
    }

    public boolean checkIfTimeout(Long currentTime, String lockKey, String lockValue, JedisCmd jedisCmd){
        Long value2long_1 = Long.valueOf(jedisCmd.get(lockKey));
        Long value2long_2 = Long.valueOf(jedisCmd.getSet(lockKey, lockValue));
        if(currentTime > value2long_1 && currentTime > value2long_2){
            return true;
        }else {
            return false;
        }
    }

}

这里又提出了几点建议： 

1. checkIfTimeout这个方法中，既检查了超时条件，又使用了getSet加锁，不建议这样 

2. checkIfTimeout中一些变量名称命名不好 

3. 不推荐使用递归，容易出现问题，而且到时候定位问题不好定位

@Service("distributedLockHandler")
public class DistributedLockHandler  {

    private static final Integer Lock_Timeout = 3;

     @Autowired
     private RedisTemplate redisTemplate;

     public boolean getLock(String lockKey){
         try{
             JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();
             Long result = jedisCmd.setnx(lockKey, lockTimeDuration);
             if(result == 1){
                 return true;
             }else {
                 return false;
             }


     public boolean tryLock(String lockKey, Long timeout){
         try{
            JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();
            boolean isLocked = false;
            Long currentTime = System.currentTimeMillis();


            do {
                isLocked = getLock(lockKey);
                if(!isLocked){
                    if(checkIfLockTimeout(currentTime, lockKey)){
                        String lockTimeDuration = String.valueOf(currentTime + Lock_Timeout + 1);
                        String preLockTimeDuration = jedisCmd.getSet(lockKey,lockTimeDuration);
                        if(currentTime > Long.valueOf(preLockTimeDuration)){
                            isLocked = true;
                        }
                    }
                }
                Thread.sleep(100);
            }while(isLocked);

            return true;

         }catch (Exception e){
             jobLog.error("Failed to run DistributedLockHandler.getLock method.", e);
             return false;


    public void realseLock(String lockKey){
        JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();
        jedisCmd.del(lockKey);
    }


    public boolean checkIfLockTimeout(Long currentTime, String lockKey){
        JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();
        if(currentTime > Long.valueOf(jedisCmd.get(lockKey))){
            return true;
        }else {
            return false;
        }
    }

}

这个版本我当时想的是基本上已经很ok了，但是老大仍有几点建议： 

1. tryLock职责分明（高内聚，低耦合），tryLock仅仅负责返回一个是否超时或者是否得到锁的结果， 

至于怎么获取锁，则不管；（获取锁的所有步骤都在innerLock中实现）

public class Demo4  {

    private static final String lockKey = "Lock.TecentIm_Interface_Counter";

    @Autowired
    private DistributedLockHandler distributedLockHandler;

    @Override
    void work() {
        try{
            boolean getLock = distributedLockHandler.tryLock(lockKey, Long.valueOf(5));

            if(getLock){
                ### Do your job
            }

        }catch(Exception e){
            logger.error(e);
        }finally {
            distributedLockHandler.realseLock(lockKey);
        }
    }

}

@Service("distributedLockHandler")
public class DistributedLockHandler  {

    private static final Integer Lock_Timeout = 3;

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    private boolean innerTryLock(String lockKey){

        JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();

        long currentTime = System.currentTimeMillis();
        String lockTimeDuration = String.valueOf(currentTime + Lock_Timeout + 1);
        Long result = jedisCmd.setnx(lockKey, lockTimeDuration);

        if(result == 1){
            return true;
        }else {
            if(checkIfLockTimeout(currentTime, lockKey)){
                String preLockTimeDuration = jedisCmd.getSet(lockKey,lockTimeDuration);
                if(currentTime > Long.valueOf(preLockTimeDuration)){
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }

    }


    public boolean tryLock(String lockKey, Long timeout){
        try{
            Long currentTime = System.currentTimeMillis();
            boolean result = false;

            while (true){
                if((System.currentTimeMillis() - currentTime)/1000 > timeout){
                    jobLog.info("Execute DistributedLockHandler.tryLock method, Time out.");
                    break;
                }else {
                    result = innerTryLock(lockKey);
                    if(result){
                        break;
                    }else {
                        jobLog.debug("Try to get the Lock,and wait 100 millisecond....");
                        Thread.sleep(100);
                    }
                }
            }
            return result;
        }catch (Exception e){
            jobLog.error("Failed to run DistributedLockHandler.getLock method.", e);
            return false;
        }
    }


    public void realseLock(String lockKey){
        JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();
        jedisCmd.del(lockKey);
    }


    public boolean checkIfLockTimeout(Long currentTime, String lockKey){
        JedisCmd jedisCmd = redisTemplate.getJedisCmd();
        if(currentTime > Long.valueOf(jedisCmd.get(lockKey))){
            return true;
        }else {
            return false;
        }
    }

}