Redis实现分布式锁全局锁—Redis客户端Redisson中分布式锁RLock实现

最新推荐文章于 2025-03-06 11:32:52 发布

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本文详细介绍了使用 Redisson 实现的 RLock 分布式锁的原理及其实现方式，包括锁的获取、释放过程，并分析了其实现重入锁、减少空转等特性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

转载：https://blog.youkuaiyun.com/u010963948/article/details/79240356

1. 前因

以前实现过一个Redis实现的全局锁, 虽然能用, 但是感觉很不完善, 不可重入, 参数太多等等.

最近看到了一个新的Redis客户端Redisson, 看了下源码, 发现了一个比较好的锁实现RLock, 于是记录下.

2. Maven依赖

 
   [html]  
   view plaincopy
<dependency>  
    <groupId>org.redisson</groupId>  
    <artifactId>redisson</artifactId>  
    <version>1.2.1</version>  
</dependency>  

3. 初试

Redisson中RLock的使用很简单, 来看看一个最简单的例子.

 
   [html]  
   view plaincopy
import org.redisson.Redisson;  
import org.redisson.core.RLock;  
  
public class Temp {  
  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        Redisson redisson = Redisson.create();  
  
        RLock lock = redisson.getLock("haogrgr");  
        lock.lock();  
        try {  
            System.out.println("hagogrgr");  
        }  
        finally {  
            lock.unlock();  
        }  
  
        redisson.shutdown();  
    }  
  
}  

4. RLock接口

通过上面的例子可以看出, 使用起来和juc里面的Lock接口使用很类似, 那么来看看RLock这个接口.

 
   [javascript]  
   view plaincopy
Rlock  
|  
----------Lock  
          |  
          ----------void lock()  
          |  
          ----------void lockInterruptibly()  
          |  
          ----------boolean tryLock()  
          |  
          ----------boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)  
          |  
          ----------void unlock()  
          |  
          ----------Condition newCondition()  
|  
----------RObject  
          |  
          ----------String getName()  
          |  
          ----------void delete()  
|  
----------void lockInterruptibly(long leaseTime, TimeUnit unit)  
|  
----------boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit)  
|  
----------void lock(long leaseTime, TimeUnit unit)  
|  
----------void forceUnlock()  
|  
----------boolean isLocked();  
|  
----------boolean isHeldByCurrentThread()  
|  
----------int getHoldCount()  

可以看到, 该接口主要继承了Lock接口, 然后扩展了部分方法, 比如:

boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit)

新加入的leaseTime主要是用来设置锁的过期时间, 形象的解释就是, 如果超过leaseTime还没有解锁的话, 我就强制解锁.

5. RLock接口的实现

具体的实现类是RedissonLock, 下面来大概看看实现原理. 先看看 (3) 中例子执行时, 所运行的命令(通过monitor命令):

 
   [javascript]  
   view plaincopy
127.0.0.1:6379> monitor  
OK  
1434959509.494805 [0 127.0.0.1:57911] "SETNX" "haogrgr" "{\"@class\":\"org.redisson.RedissonLock$LockValue\",\"counter\":1,\"id\":\"c374addc-523f-4943-b6e0-c26f7ab061e3\",\"threadId\":1}"  
1434959509.494805 [0 127.0.0.1:57911] "GET" "haogrgr"  
1434959509.524805 [0 127.0.0.1:57911] "MULTI"  
1434959509.529805 [0 127.0.0.1:57911] "DEL" "haogrgr"  
1434959509.529805 [0 127.0.0.1:57911] "PUBLISH" "redisson__lock__channel__{haogrgr}" "0"  
1434959509.529805 [0 127.0.0.1:57911] "EXEC"  

可以看到, 大概原理是, 通过判断Redis中是否有某一key, 来判断是加锁还是等待, 最后的publish是一个解锁后, 通知阻塞在lock的线程.

分布式锁的实现依赖的单点, 这里Redis就是单点, 通过在Redis中维护状态信息来实现全局的锁. 那么来看看RedissonLock如何

实现可重入, 保证原子性等等细节.

6. 加锁源码分析

从最简单的无参数的lock参数来看源码.

 
   [javascript]  
   view plaincopy
public void lock() {  
    try {  
        lockInterruptibly();  
    } catch (InterruptedException e) {  
        Thread.currentThread().interrupt();  
        return;  
    }  
}  
  
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {  
    lockInterruptibly(-1, null);    //leaseTime : -1 表示key不设置过期时间  
}  
  
public void lockInterruptibly(long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException {  
    Long ttl;  
    if (leaseTime != -1) {  
        ttl = tryLockInner(leaseTime, unit);  
    } else {  
        ttl = tryLockInner();  
    }  
    // lock acquired  
    if (ttl == null) {  
        return;  
    }  
  
    subscribe().awaitUninterruptibly();  
  
    try {  
        while (true) {  
            if (leaseTime != -1) {  
                ttl = tryLockInner(leaseTime, unit);  
            } else {  
                ttl = tryLockInner();  
            }  
            // lock acquired  
            if (ttl == null) {  
                break;  
            }  
  
            // waiting for message  
            RedissonLockEntry entry = ENTRIES.get(getEntryName());  
            if (ttl >= 0) {  
                entry.getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);  
            } else {  
                entry.getLatch().acquire();  
            }  
        }  
    } finally {  
        unsubscribe();  
    }  
}  

代码有点多, 但是没关系, 慢慢分解, 由于这里我们是调用无参数的lock方法, 所以最后执行到的方法是:

 
   [javascript]  
   view plaincopy
private Long tryLockInner() {  
    final LockValue currentLock = new LockValue(id, Thread.currentThread().getId());    //保存锁的状态: 客户端UUID+线程ID来唯一标识某一JVM实例的某一线程  
    currentLock.incCounter();    //用来保存重入次数, 实现可重入功能, 初始情况是1  
  
    //Redisson封装了交互的细节, 具体的逻辑为execute方法逻辑.  
    return connectionManager.write(getName(), new SyncOperation<LockValue, Long>() {  
  
        @Override  
        public Long execute(RedisConnection<Object, LockValue> connection) {  
            Boolean res = connection.setnx(getName(), currentLock);    //如果key:haogrgr不存在, 就set并返回true, 否则返回false  
            if (!res) {    //如果设置失败, 那么表示有锁竞争了, 于是获取当前锁的状态, 如果拥有者是当前线程, 就累加重入次数并set新值  
                connection.watch(getName());    //通过watch命令配合multi来实现简单的事务功能  
                LockValue lock = (LockValue) connection.get(getName());  
                if (lock != null && lock.equals(currentLock)) {    //LockValue的equals实现为比较客户id和threadid是否一样  
                    lock.incCounter();    //如果当前线程已经获取过锁, 则累加加锁次数, 并set更新  
                    connection.multi();  
                    connection.set(getName(), lock);  
                    if (connection.exec().size() == 1) {  
                        return null;    //set成功,   
                    }  
                }  
                connection.unwatch();  
  
                //走到这里, 说明上面set的时候, 其他客户端在  watch之后->set之前 有其他客户端修改了key值  
                //则获取key的过期时间, 如果是永不过期, 则返回-1, 具体处理后面说明  
                Long ttl = connection.pttl(getName());  
                return ttl;  
            }  
            return null;  
        }  
    });  
}  

tryLockInner的逻辑已经看完了, 可以知道, 有三种情况:

(1) key不存在, 加锁:

当key不存在时, 设置锁的初始状态并set, 具体来看就是 setnx haogrgr LockValue{ id: Redisson对象的id, threadId: 当前线程id, counter: 当前重入次数,这里为第一次获取,所以为1}

通过上面的操作. 达到获取锁的目的, 通过setnx来达到实现类似于 if(map.get(key) == null) { map.put(key) } 的功能, 防止多个客户端同时set时, 新值覆盖老值.

(2)key存在, 且获取锁的当前线程, 重入:

这里就是锁重入的情况, 也就是锁的拥有者第二次调用lock方法, 这时, 通过先get, 然后比较客户端ID和当前线程ID来判断拥有锁的线程是不是当前线程.(客户端ID+线程ID才能唯一定位锁拥有者线程)

判断发现当前是重入情况, 则累加LockValue的counter, 然后重新set回去, 这里使用到了watch和multi命令, 防止 get -> set 期间其他客户端修改了key的值.

(3)key存在, 且是其他线程获取的锁, 等待:

首先尝试获取锁(setnx), 失败后发现锁拥有者不是当前线程, 则获取key的过期时间, 返回过期时间

那么接下来看看tryLockInner调用完成后的处理代码.

 
   [javascript]  
   view plaincopy
public void lockInterruptibly(long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException {  
    Long ttl;  
    if (leaseTime != -1) {  
        ttl = tryLockInner(leaseTime, unit);  
    } else {  
        ttl = tryLockInner();   //lock()方法调用会走的逻辑  
    }  
    // lock acquired  
    if (ttl == null) {   //加锁成功(新获取锁, 重入情况) tryLockInner会返回null, 失败会返回key超时时间, 或者-1(key未设置超时时间)  
        return;   //加锁成功, 返回  
    }  
  
    //subscribe这个方法代码有点多, Redisson通过netty来和redis通讯, 然后subscribe返回的是一个Future类型,  
    //Future的awaitUninterruptibly()调用会阻塞, 然后Redisson通过Redis的pubsub来监听unlock的topic(getChannelName())  
    //例如, 5中所看到的命令 "PUBLISH" "redisson__lock__channel__{haogrgr}" "0"  
    //当解锁时, 会向名为 getChannelName() 的topic来发送解锁消息("0")  
    //而这里 subscribe() 中监听这个topic, 在订阅成功时就会唤醒阻塞在awaitUninterruptibly()的方法.   
    //所以线程在这里只会阻塞很短的时间(订阅成功即唤醒, 并不代表已经解锁)  
    subscribe().awaitUninterruptibly();  
  
    try {  
        while (true) {    //循环, 不断重试lock  
            if (leaseTime != -1) {  
                ttl = tryLockInner(leaseTime, unit);  
            } else {  
                ttl = tryLockInner();   //不多说了  
            }  
            // lock acquired  
            if (ttl == null) {  
                break;  
            }  
  
              
            // 这里才是真正的等待解锁消息, 收到解锁消息, 就唤醒, 然后尝试获取锁, 成功返回, 失败则阻塞在acquire().  
            // 收到订阅成功消息, 则唤醒阻塞上面的subscribe().awaitUninterruptibly();  
            // 收到解锁消息, 则唤醒阻塞在下面的entry.getLatch().acquire();  
            RedissonLockEntry entry = ENTRIES.get(getEntryName());  
            if (ttl >= 0) {  
                entry.getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);  
            } else {  
                entry.getLatch().acquire();  
            }  
        }  
    } finally {  
        unsubscribe();  //加锁成功或异常,解除订阅  
    }  
}  

主要的代码都加上了详细的注释, subscribe() 方法的代码复杂些, 但具体就是利用redis的pubsub提供一个通知机制来减少不断的重试.

很多的Redis锁实现都是失败后sleep一定时间后重试, 在锁被占用时间较长时, 不断的重试是浪费, 而sleep也会导致不必要的时间浪费(在sleep期间可能已经解锁了), sleep时间太长, 时间浪费, 太短, 重试次数会增加~~~.

到这里lock的逻辑已经看完了, 其他的比如tryLock方法逻辑和lock类似, 不过加了超时时间, 然后还有一种lock方法就是对key加上了过期时间.

7. 解锁源码

unlock的逻辑相对简单

 
   [javascript]  
   view plaincopy
public void unlock() {  
    connectionManager.write(getName(), new SyncOperation<Object, Void>() {  
        @Override  
        public Void execute(RedisConnection<Object, Object> connection) {  
            LockValue lock = (LockValue) connection.get(getName());  
            if (lock != null) {  
                LockValue currentLock = new LockValue(id, Thread.currentThread().getId());  
                if (lock.equals(currentLock)) {  
                    if (lock.getCounter() > 1) {  
                        lock.decCounter();  
                        connection.set(getName(), lock);  
                    } else {  
                        unlock(connection);  
                    }  
                } else {  
                    throw new IllegalMonitorStateException("Attempt to unlock lock, not locked by current id: "  
                            + id + " thread-id: " + Thread.currentThread().getId());  
                }  
            } else {  
                // could be deleted  
            }  
            return null;  
        }  
    });  
}  
  
private void unlock(RedisConnection<Object, Object> connection) {  
    int counter = 0;  
    while (counter < 5) {  
        connection.multi();  
        connection.del(getName());  
        connection.publish(getChannelName(), unlockMessage);  
        List<Object> res = connection.exec();  
        if (res.size() == 2) {  
            return;  
        }  
        counter++;  
    }  
    throw new IllegalStateException("Can't unlock lock after 5 attempts. Current id: "  
            + id + " thread-id: " + Thread.currentThread().getId());  
}  