Redission实现的分布式锁的可重入性

Redisson 分布式锁在 Redis 中存储可重入状态所使用的 Hash 结构，并通过示例说明。

核心数据结构

• Key: 锁的名称。例如："myLock"。
• 数据类型: Hash (Redis HSET / HGET / HINCRBY 操作的对象)。
• Hash Field (字段名): 客户端唯一标识符。格式通常为：UUID:threadId。
  • UUID: 生成 Redisson 客户端实例时创建的一个全局唯一 ID（一个 JVM 进程一个）。
  • threadId: 当前请求锁的线程 ID（Java 中的 Thread.currentThread().getId()）。
  • 作用： 精确标识是哪个 JVM 进程中的哪个线程持有锁。这是实现可重入的基础，同一个线程多次获取锁时，Field 相同。
• Hash Value (字段值): 一个整数，表示该线程对这把锁的 重入次数。
  • 当线程第一次成功获取锁时，这个值被设置为 1。
  • 当同一个线程再次成功获取锁（重入）时，这个值会递增（+1）。
  • 当线程释放锁时，这个值会递减（-1）。
  • 只有当这个值减到 0 时，才表示该线程已经完全释放了这把锁，此时 Redis 会删除这个 Hash Key。

示例场景

假设：

1. 锁名称 (Key): "order_lock:1001" (假设为处理订单 ID 1001 的锁)
2. 客户端 A 的 UUID: "550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000"
3. 客户端 A 中线程 ID: 31

场景 1: 线程 31 第一次获取锁成功

• Redis 命令模拟 (Lua 脚本执行后的效果):

  HSET order_lock:1001 550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000:31 1
  PEXPIRE order_lock:1001 30000 # 设置 30 秒过期时间
  

• Redis 中存储的数据:

  Key: "order_lock:1001"
    Type: hash
    Field: "550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000:31" -> Value: 1 (整数)
    TTL: ~30000ms
  

• 解释: 线程 31 首次获取锁，重入次数为 1。

场景 2: 同一个线程 31 在锁内再次获取锁成功 (重入)

• 假设线程 31 在持有 order_lock:1001 的代码块内，又调用了另一个需要获取同一把锁的方法。
• Redis 命令模拟 (Lua 脚本执行后的效果):

  HINCRBY order_lock:1001 550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000:31 1 # 值从1变成2
  PEXPIRE order_lock:1001 30000 # 重置过期时间
  

• Redis 中存储的数据:

  Key: "order_lock:1001"
    Type: hash
    Field: "550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000:31" -> Value: 2 (整数)
    TTL: ~30000ms (被重置)
  

• 解释: 同一个线程 31 重入锁，重入次数递增到 2。锁的过期时间被重置（看门狗或续期逻辑）。

场景 3: 线程 31 第一次释放锁 (重入锁)

• 线程 31 执行到外层锁的 unlock()。
• Redis 命令模拟 (Lua 脚本执行后的效果):

  HINCRBY order_lock:1001 550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000:31 -1 # 值从2变成1
  PEXPIRE order_lock:1001 30000 # 重置过期时间 (因为计数 > 0)
  

• Redis 中存储的数据:

  Key: "order_lock:1001"
    Type: hash
    Field: "550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000:31" -> Value: 1 (整数)
    TTL: ~30000ms
  

• 解释: 线程 31 释放了一次锁（对应第一次获取），重入次数减为 1。锁仍然被该线程持有（计数 > 0），所以 Key 没有被删除，并且过期时间被重置。

场景 4: 线程 31 第二次释放锁 (完全释放)

• 线程 31 执行到内层锁的 unlock()。
• Redis 命令模拟 (Lua 脚本执行后的效果):

  HINCRBY order_lock:1001 550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000:31 -1 # 值从1变成0
  DEL order_lock:1001 # 因为计数减到0，删除Key
  PUBLISH redisson_lock__channel:{order_lock:1001} ... # 发布解锁消息通知等待者
  

• Redis 中存储的数据:

  Key: "order_lock:1001" -> 已被删除
  

• 解释: 线程 31 释放了最后一次持有的锁（对应第二次获取），重入次数减为 0。此时 Redis 会删除整个 Key order_lock:1001，并通过 PUBLISH 命令通知所有正在等待这把锁的其他客户端。

关键点总结

1. 结构: 一个锁 Key (String) 对应一个 Hash 数据结构。
2. 标识: Hash 的 Field 是 <ClientUUID>:<ThreadID>，唯一标识持有锁的客户端和线程。
3. 计数: Hash 的 Value 是一个 整数，记录该线程对这把锁的 重入次数。
4. 原子操作: 加锁 (HINCRBY ... 1 / HSET ... 1)、解锁 (HINCRBY ... -1)、检查持有者 (HEXISTS)、删除锁 (DEL) 等关键操作都封装在 Lua 脚本中执行，保证原子性。
5. 可重入性: 同一个线程多次获取锁时，操作的是同一个 Hash Field，对其 Value 进行递增；释放时递减，直到为 0 才真正释放锁。这完美实现了可重入锁的语义。

通过这种 Hash 结构的设计，Redisson 高效、清晰地实现了分布式环境下锁的可重入性管理。