Redis实现分布式锁

前言：

随着互联网信息技术的飞速发展，数据量不断增大，业务逻辑日趋复杂，对系统的高并发访问、海量数据处理的场景也越来越多，传统的集中式系统已经逐渐无法满足要求，分布式系统被使用在更多的场景中。

分布式系统有以下几个特点：

• 可扩展性：可通过横向水平扩展提高系统的性能和吞吐量。
• 高可靠性：高容错，即使系统中一台或几台故障，系统仍可提供服务。
• 高并发性：各机器并行独立处理和计算。
• 廉价高效：多台小型机而非单台高性能机。

在分布式环境中需要重点关注和解决的问题之一就是互斥性问题。本篇文章重点介绍Redis实现分布式锁的步奏。

Redis实现

分布式锁的要求

• 互斥，在任何时候，只有一个客户端能持有锁。
• 没有死锁，即使客户端在持有锁的时候崩溃，也会有其他客户端能获得锁，有超时机制。
• 故障容忍，只有大多数Redis节点存活时，客户端仍可以获得锁和释放锁。

关键命令

为了保证判断锁是否存在的原子性，保证只有一个线程获取同一把锁，Redis内置了如下命令：

• SETNX，即SET if Not eXists。当且仅当key不存在时，将key的值设为value，返回1，若给定的key已经存在，则SETNX不做任何动作，返回0
• GETSET，先写新值，返回旧值。原子性操作，可以用于分辨是不是首次操作

代码实现

下面是我实习期间实现的分布式锁，为了阅读方便，略作修改。比如去掉一些平台化的代码，整个思路不变。

// 注入缓存服务
@Autowired
private CacheClient cacheClient;

/** 上锁 */
private boolean acquireLock(String lockKey, long expired) {

    boolean success = false;

    long value = System.currentTimeMillis() + expired;

    //通过SETNX试图获取一个lock
    boolean flag = cacheClient.setnx(lockKey, String.valueOf(value));

    //SETNX成功，则成功获取一个锁
    if (flag) {
        success = true;
    } else {
        //SETNX失败，说明锁仍然被其他对象保持，检查其是否已经超时（GET方法获取oldValue）
        long oldValue = Long.valueOf(cacheClient.get(lockKey));

        //如果超时，使用GETSET
        if (oldValue < System.currentTimeMillis()) {
            String getValue = cacheClient.getSet(lockKey, String.valueOf(value));

            // 如果oldValue与getSet获得的相同，则该线程获取锁成功
            if (Long.valueOf(getValue) == oldValue) {
                success = true;
            } else {//否则，已被其他进程捷足先登
                success = false;
            }
        } else {//未超时，则直接返回失败
            success = false;
        }
    }
    return success;
}

/** 解锁 */
private void unLock(String lockKey) {

    //如果在获取锁的情况下，操作超时，那么锁有可能会被其他线程夺走
    //所以在调用前先判断下自身是否已经超时
    cacheClient.del(lockKey);
}

该实现还有一个需要考虑的问题是全局时钟问题，由于生产环境主机时钟不能保证完全同步，对时间戳的判断也可能会产生误差。

参考文章：分布式系统互斥性与幂等性问题的分析与解决