redis和redisson实现分布式锁

基于setnx命令的分布式锁

1. 加锁

使用 Redis 实现分布式锁，最直接的想法是利用 setnx 和 expire 命令实现加锁。

在 Redis 中，setnx 是「set if not exists」如果不存在，则 setnx 的意思，当一个线程执行 setnx 返回 1，说明 key 不存在，该线程获得锁；当一个线程执行 setnx 返回 0，说明 key 已经存在，那么获取锁失败。

SETNX lockKey uniqueValue
(integer) 1
SETNX lockKey uniqueValue
(integer) 0

2. 释放锁
释放锁的话，直接通过 DEL 命令删除对应的 key 即可。

DEL lockKey
(integer) 1

为了防止误删到其他的锁，这里我们建议使用 Lua 脚本通过 key 对应的 value（唯一值）来判断。选用 Lua 脚本是为了保证解锁操作的原子性。因为 Redis 在执行 Lua 脚本时，可以以原子性的方式执行，从而保证了锁释放操作的原子性。

if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0

释放锁时，先比较锁对应的 value 值是否相等，value值可以在加锁的时候把当前的线程 ID 当做value，并在删除之前验证 key 对应的 value 是不是自己线程的 ID，避免锁的误释放

3. setnx缺点
setnx 的 key 必须设置一个超时时间，以保证即使没有被显式释放，这把锁也要在一定时间后自动释放。可以使用expire命令设置锁超时时间

4. 存在问题：
setnx 和 expire 不是原子性的操作，假设某个线程执行setnx 命令，成功获得了锁，但是还没来得及执行expire 命令，服务器就挂掉了，这样一来，这把锁就没有设置过期时间了，变成了死锁，别的线程再也没有办法获得锁了。
解决方案：redis的set命令支持在获取锁的同时设置key的过期时间

基于set命令的分布式锁

Redis 从 2.6.12 起，SET 涵盖了 SETEX 的功能，并且 SET 本身已经包含了设置过期时间的功能

使用set命令加锁并设置锁过期时间：

127.0.0.1:6379> SET lockKey uniqueValue EX 3 NX
OK

lockKey：加锁的锁名；
uniqueValue：能够唯一标示锁的随机字符串；
NX：只有当 lockKey 对应的 key 值不存在的时候才能 SET 成功；
EX：过期时间设置（秒为单位）EX 3 标示这个锁有一个 3 秒的自动过期时间。与 EX 对应的是 PX（毫秒为单位），这两个都是过期时间设置。
一定要保证设置指定 key 的值和过期时间是一个原子操作！！！ 不然的话，依然可能会出现锁无法被释放的问题。

不过，这种解决办法同样存在漏洞：如果操作共享资源的时间大于过期时间，就会出现锁提前过期的问题，进而导致分布式锁直接失效。如果锁的超时时间设置过长，又会影响到性能。

为了解决这个问题，我们可以让获得锁的线程开启一个守护线程，用来给快要过期的锁“续期”。在JAVA的Redisson包中有一个”看门狗”机制，已经帮我们实现了这个功能。

redission看门狗分布式锁

Redisson 中的分布式锁自带自动续期机制，使用起来非常简单，原理也比较简单，其提供了一个专门用来监控和续期锁的 Watch Dog（ 看门狗），如果操作共享资源的线程还未执行完成的话，Watch Dog 会不断地延长锁的过期时间，进而保证锁不会因为超时而被释放。

1. 加锁机制

• 线程去获取锁，获取成功：执行lua脚本，保存数据到redis数据库。
• 此时另外一个线程去获取锁，可以一直通过while循环尝试获取锁(锁重试)，
  如果在获取锁的最大等待时间内加锁成功，执行lua脚本，保存数据到redis数据库。如果失败，则返回加锁失败。

2. watch dog自动延期机制：

   Redisson在获取锁之后，会维护一个看门狗线程，在每一个锁设置的过期时间的1/3处，如果线程还没执行完任务，则不断延长锁的有效期。刚开始锁的过期时间默认是30秒，可以通过 lockWactchdogTimeout 参数来改变。

   每过 10 秒，看门狗就会执行续期操作，将锁的超时时间重置为 30 秒。看门狗续期前也会先判断是否需要执行续期操作，需要才会执行续期，否则取消续期操作。

   看门狗启动后，对整体性能也会有一定影响，默认情况下看门狗线程是不启动的。如果使用redisson进行加锁的同时设置了锁的过期时间，也会导致看门狗机制失效。

   加锁的时间默认是30秒，如果加锁的业务没有执行完，那么每隔 30 ÷ 3 = 10秒，就会进行一次续期，把锁重置成30秒，保证解锁前锁不会自动失效。

3. redisson分布式锁的关键点：

   1. 对key不设置过期时间，由Redisson在加锁成功后给维护一个watchdog看门狗，watchdog负责定时监听并处理，在锁没有被释放且快要过期的时候自动对锁进行续期，保证解锁前锁不会自动失效
   2. 通过Lua脚本实现了加锁和解锁的原子操作，底层是使用setnx和lua脚本
   3. 通过记录获取锁的客户端id，每次加锁时判断是否是当前客户端已经获得锁，实现了可重入锁。

Redisson 的分布式可重入锁 RLock 为例来说明如何使用 Redisson 实现分布式锁：

public String testLock() throws InterruptedException {
    RLock lock = redissonClient.getLock("it_lock");
    //尝试获取锁，tryLock参数分别是：获取锁的最大等待时间(期间重试) ,锁自动释放时间，时间单位
    //lock.tryLock(10, 30,TimeUnit.SECONDS); //设置锁释放时间 不会续期操作
    boolean isLock = lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS); //没有设置锁释放时间 守护线程会自动续期
    //是否成功
    if(isLock){
        try {
            //业务逻辑
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    return "finish";
}

指定锁超时时间，不会使用自动续期机制

lock.tryLock(10, 30,TimeUnit.SECONDS); //设置锁释放时间 不会续期操作

只有未指定锁超时时间，才会使用到 Watch Dog 自动续期机制。

   // 手动给锁设置过期时间，不具备 Watch Dog 自动续期机制
   lock.tryLock(10, TimeUnit.SECONDS);

如果使用 Redis 来实现分布式锁的话，还是比较推荐直接基于 Redisson 来做的