JCSprout项目解析：基于Redis的分布式锁实现详解-优快云博客

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JCSprout项目解析：基于Redis的分布式锁实现详解

JCSprout 👨‍🎓 Java Core Sprout : basic, concurrent, algorithm 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/jc/JCSprout

分布式锁的背景与需求

在分布式系统架构中，多个服务实例需要协调对共享资源的访问时，分布式锁就成为了关键组件。传统单机系统中的同步机制（如同步块或ReentrantLock）在分布式环境下不再适用，因为它们是针对单进程内的多线程场景设计的。

分布式锁需要满足几个核心特性：

互斥性：同一时刻只能有一个客户端持有锁
避免死锁：锁必须能够自动释放（通过超时机制）
高性能：加锁和解锁操作需要高效
高可用：锁服务需要具备容错能力

Redis实现分布式锁的核心原理

Redis的SET命令配合NX和EX参数为实现分布式锁提供了原子性操作：

NX：只有键不存在时才能设置成功，保证互斥性
EX：设置键的过期时间，避免死锁

这两个参数组合使用可以确保设置键值和过期时间的操作是原子的，避免了先设置值再设置过期时间可能导致的死锁问题。

实现细节分析

加锁实现

加锁的核心代码如下：

public boolean tryLock(String key, String request) {
    String result = this.jedis.set(LOCK_PREFIX + key, request, 
        SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, 10 * TIME);
    return LOCK_MSG.equals(result);
}

这段代码通过Jedis客户端调用Redis的SET命令，其中：

LOCK_PREFIX + key 构成完整的锁键
request 作为锁的值，用于后续解锁时验证
SET_IF_NOT_EXIST 对应NX参数
SET_WITH_EXPIRE_TIME 对应EX参数
10 * TIME 设置锁的过期时间

阻塞锁实现

对于需要等待获取锁的场景，可以实现阻塞版本：

public void lock(String key, String request) throws InterruptedException {
    for (;;) {
        if (tryLock(key, request)) {
            break;
        }
        Thread.sleep(DEFAULT_SLEEP_TIME);
    }
}

这个实现会不断尝试获取锁，直到成功为止。为了避免CPU空转，每次尝试之间加入了短暂的休眠。

解锁实现

解锁操作需要特别注意安全性，防止误删其他客户端持有的锁：

public boolean unlock(String key, String request) {
    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(LOCK_PREFIX + key), 
        Collections.singletonList(request));
    return UNLOCK_MSG.equals(result);
}

这里使用了Lua脚本保证操作的原子性：