分布式锁的实现

最新推荐文章于 2026-01-09 15:15:24 发布

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分布式锁就是在单体锁的基础上考虑了分布式环境的问题。那实现分布式锁，就得先实现单体锁。单体锁的几个特性：

1、互斥性 2、可重入 3、阻塞线程

互斥性：用redis的原子性就可以实现，setnx（哈希结构同理）

可重入性：redis用map结构，key记录当前线程id+uuid，value记录重入次数

阻塞：CAS自旋抢锁（或者利用redis的发布订阅机制，但是阻塞是一样的）

然后考虑分布式环境的问题

1、锁的释放和续期：看门狗机制（守护线程机制）

2、分布式的数据一致性问题：联锁机制联锁机制的问题：受网络波动较大，也有问题。

SET NX 命令：一个线程拿到锁，另一个线程拿不到锁就不能往下走，这是锁的互斥性。通过 SET key value NX EX expire 实现原子性加锁（只有 key 不存在时才设置），单命令天然原子性。
LUA 脚本：多步骤操作（如加锁+续期）需用 Lua 脚本保证原子性，避免命令间穿插导致的数据不一致。

Java的计数器机制：
synchronized 可重入性通过 对象头（Mark Word） 和 锁计数器 实现。
AQS 通过 状态变量（state） 和 当前持有线程 实现可重入性。
Redission的计数器机制：同一线程多次获取锁时，用 Redis 哈希结构（如 HINCRBY）要锁的东西为KEY，线程id+UUID为FIELD，重入次数为VALUE，记录重入次数，解锁时递减计数器，归零后释放锁。
线程唯一标识：结合线程 ID + UUID 作为哈希字段，避免多线程冲突。

Java的方案自旋重试：未抢到锁的线程循环尝试加锁（如 while (true)），直到成功或超时。
synchronized
轻量级锁阶段：线程在用户态通过 CAS 自旋短暂尝试获取锁，避免频繁切换到内核态。自旋次数由 JVM 自适应调整，若自旋失败则锁升级为重量级锁。
重量级锁阶段：未抢到锁的线程被放入 ObjectMonitor 的 _EntryList 队列，进入内核态阻塞。锁释放时，JVM 从队列中唤醒线程，但不保证唤醒顺序，允许新来的线程直接抢锁，体现非公平性。
AQS
自旋 + 阻塞” 的混合策略。
Redission的方案订阅发布机制：
如果线程未获取到锁，Redisson 会通过 Redis 的 Pub/Sub 订阅锁的释放事件。
当锁被释放时（即其他线程释放锁），Redisson 会收到发布的通知。
收到通知后，Redisson 会再次尝试获取锁。
这种机制避免了传统自旋锁的高 CPU 消耗，同时提供了较高的性能和实时性