Redis 分布式锁

Redis 分布式锁是一种在分布式系统中实现互斥访问共享资源的机制。它利用 Redis 的高性能和原子性操作来确保在多个节点之间安全地获取和释放锁。下面是对 Redis 分布式锁的原理讲解和源码剖析。

原理讲解

1. 基本概念

• 锁：在分布式系统中，锁用于确保在同一时间只有一个节点能够访问共享资源。
• 分布式锁：分布式锁是一种在多个节点之间共享的锁，通常通过一个共享的存储系统（如 Redis）来实现。

2. Redis 实现分布式锁的基本原理

• SETNX 命令：Redis 提供了 SETNX（Set if Not Exists）命令，用于在键不存在时设置键值对。这个命令可以用来实现锁的获取。
• EXPIRE 命令：为了防止锁被永久占用，通常会为锁设置一个过期时间，使用 EXPIRE 命令来设置。
• DEL 命令：当锁不再需要时，使用 DEL 命令删除键值对，释放锁。

3. 实现步骤

1. 获取锁：

   • 使用 SETNX 命令尝试设置锁键值对。
   • 如果 SETNX 返回 1，表示获取锁成功。
   • 如果 SETNX 返回 0，表示锁已被其他节点占用，获取锁失败。

2. 设置锁过期时间：

   • 使用 EXPIRE 命令为锁键设置过期时间，防止锁被永久占用。

3. 释放锁：

   • 使用 DEL 命令删除锁键值对，释放锁。

示例

下面是一个简单的 Java 实现 Redis 分布式锁的示例，使用了 Jedis 客户端库。

1. 添加依赖

首先，在 pom.xml 中添加 Jedis 依赖：

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>3.6.0</version>
</dependency>

2. 实现分布式锁

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

public class RedisDistributedLock {
    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
    private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;

    private JedisPool jedisPool;

    public RedisDistributedLock(String host, int port) {
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        jedisPool = new JedisPool(config, host, port);
    }

    /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param lockKey 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @param expireTime 超期时间
     * @return 是否获取成功
     */
    public boolean tryGetDistributedLock(String lockKey, String requestId, int expireTime) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
            return LOCK_SUCCESS.equals(result);
        }
    }

    /**
     * 释放分布式锁
     * @param lockKey 锁
     * @param requestId 请求标识
     * @return 是否释放成功
     */
    public boolean releaseDistributedLock(String lockKey, String requestId) {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            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, 1, lockKey, requestId);
            return RELEASE_SUCCESS.equals(result);
        }
    }
}

3. 使用示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        RedisDistributedLock lock = new RedisDistributedLock("localhost", 6379);
        String lockKey = "myLock";
        String requestId = "myRequestId";
        int expireTime = 10000; // 10 seconds

        try {
            boolean isLockAcquired = lock.tryGetDistributedLock(lockKey, requestId, expireTime);
            if (isLockAcquired) {
                System.out.println("Lock acquired successfully!");
                // 执行业务逻辑
            } else {
                System.out.println("Failed to acquire lock.");
            }
        } finally {
            lock.releaseDistributedLock(lockKey, requestId);
        }
    }
}

总结

Redis 分布式锁通过 SETNX 和 EXPIRE 命令实现锁的获取和过期时间的设置，通过 DEL 命令释放锁。在 Java 中，可以使用 Jedis 客户端库来实现这些操作。通过合理的设计和实现，可以确保分布式系统中的资源互斥访问，提高系统的可靠性和稳定性。