redis分布式锁-SETNX实现

zsy001

　　Redis有一系列的命令，特点是以NX结尾，NX是Not eXists的缩写，如SETNX命令就应该理解为：SET if Not eXists。这系列的命令非常有用，这里讲使用SETNX来实现分布式锁。
　　用SETNX实现分布式锁
　　利用SETNX非常简单地实现分布式锁。例如：某客户端要获得一个名字foo的锁，客户端使用下面的命令进行获取：
　　SETNX lock.foo

• 　　如返回1，则该客户端获得锁，把lock.foo的键值设置为时间值表示该键已被锁定，该客户端最后可以通过DEL lock.foo来释放该锁。
  
• 　　如返回0，表明该锁已被其他客户端取得，这时我们可以先返回或进行重试等对方完成或等待锁超时。
  

　　解决死锁
　　上面的锁定逻辑有一个问题：如果一个持有锁的客户端失败或崩溃了不能释放锁，该怎么解决？我们可以通过锁的键对应的时间戳来判断这种情况是否发生了，如果当前的时间已经大于lock.foo的值，说明该锁已失效，可以被重新使用。
　　发生这种情况时，可不能简单的通过DEL来删除锁，然后再SETNX一次，当多个客户端检测到锁超时后都会尝试去释放它，这里就可能出现一个竞态条件,让我们模拟一下这个场景：
　　C0操作超时了，但它还持有着锁，C1和C2读取lock.foo检查时间戳，先后发现超时了。
　　C1 发送DEL lock.foo
　　C1 发送SETNX lock.foo 并且成功了。
　　C2 发送DEL lock.foo
　　C2 发送SETNX lock.foo 并且成功了。
　　这样一来，C1，C2都拿到了锁！问题大了！
　　幸好这种问题是可以避免的，让我们来看看C3这个客户端是怎样做的：
　　C3发送SETNX lock.foo 想要获得锁，由于C0还持有锁，所以Redis返回给C3一个0
　　C3发送GET lock.foo 以检查锁是否超时了，如果没超时，则等待或重试。
　　反之，如果已超时，C3通过下面的操作来尝试获得锁：
　　GETSET lock.foo
　　通过GETSET，C3拿到的时间戳如果仍然是超时的，那就说明，C3如愿以偿拿到锁了。
　　如果在C3之前，有个叫C4的客户端比C3快一步执行了上面的操作，那么C3拿到的时间戳是个未超时的值，这时，C3没有如期获得锁，需要再次等待或重试。留意一下，尽管C3没拿到锁，但它改写了C4设置的锁的超时值，不过这一点非常微小的误差带来的影响可以忽略不计。
　　注意：为了让分布式锁的算法更稳键些，持有锁的客户端在解锁之前应该再检查一次自己的锁是否已经超时，再去做DEL操作，因为可能客户端因为某个耗时的操作而挂起，操作完的时候锁因为超时已经被别人获得，这时就不必解锁了。
　　示例伪代码
　　根据上面的代码，我写了一小段Fake代码来描述使用分布式锁的全过程：
　　# get lock
　　lock = 0
　　while lock != 1:
　　timestamp = current Unix time + lock timeout + 1
　　lock = SETNX lock.foo timestamp
　　if lock == 1 or (now() > (GET lock.foo) and now() > (GETSET lock.foo timestamp)):
　　break;
　　else:
　　sleep(10ms)
　　# do your job
　　do_job()

　　#>　　if now() < GET lock.foo:
　　DEL lock.foo
　　是的，要想这段逻辑可以重用，使用Python的你马上就想到了Decorator，而用Java的你是不是也想到了那谁？AOP + annotation？行，怎样舒服怎样用吧，别重复代码就行。
　　java之jedis实现
　　expireMsecs 锁持有超时，防止线程在入锁以后，无限的执行下去，让锁无法释放
　　timeoutMsecs 锁等待超时，防止线程饥饿，永远没有入锁执行代码的机会
　　Java代码下载地址   

• 　　/**
  
• 　　* Acquire lock.
  
• 　　*
  
• 　　* @param jedis
  
• 　　* @return true if lock is acquired, false acquire timeouted
  
• 　　* @throws InterruptedException
  
• 　　*             in case of thread interruption
  
• 　　*/
  
• 　　public synchronized boolean acquire(Jedis jedis) throws InterruptedException {
  
• 　　int timeout = timeoutMsecs;
  
• 　　while (timeout >= 0) {
  
• 　　long expires = System.currentTimeMillis() + expireMsecs + 1;
  
• 　　String expiresStr = String.valueOf(expires); //锁到期时间
  
• 
  
• 　　if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) {
  
• 　　// lock acquired
  
• 　　locked = true;
  
• 　　return true;
  
• 　　}
  
• 
  
• 　　String currentValueStr = jedis.get(lockKey); //redis里的时间
  
• 　　if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) {
  
• 　　//判断是否为空，不为空的情况下，如果被其他线程设置了值，则第二个条件判断是过不去的
  
• 　　// lock is expired
  
• 
  
• 　　String oldValueStr = jedis.getSet(lockKey, expiresStr);
  
• 　　//获取上一个锁到期时间，并设置现在的锁到期时间，
  
• 　　//只有一个线程才能获取上一个线上的设置时间，因为jedis.getSet是同步的
  
• 　　if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {
  
• 　　//如过这个时候，多个线程恰好都到了这里，但是只有一个线程的设置值和当前值相同，他才有权利获取锁
  
• 　　// lock acquired
  
• 　　locked = true;
  
• 　　return true;
  
• 　　}
  
• 　　}
  
• 　　timeout -= 100;
  
• 　　Thread.sleep(100);
  
• 　　}
  
• 　　return false;
  
• 　　}
  

　　一般用法
　　其中很多繁琐的边缘代码
　　包括：异常处理，释放资源等等
　　Java代码  

• 　　JedisPool pool;
  
• 　　JedisLock jedisLock = new JedisLock(pool.getResource(), lockKey, timeoutMsecs, expireMsecs);
  
• 　　try {
  
• 　　if (jedisLock.acquire()) { // 启用锁
  
• 　　//执行业务逻辑
  
• 　　} else {
  
• 　　logger.info("The time wait for lock more than [{}] ms ", timeoutMsecs);
  
• 　　}
  
• 　　} catch (Throwable t) {
  
• 　　// 分布式锁异常
  
• 　　logger.warn(t.getMessage(), t);
  
• 　　} finally {
  
• 　　if (jedisLock != null) {
  
• 　　try {
  
• 　　jedisLock.release();// 则解锁
  
• 　　} catch (Exception e) {
  
• 　　}
  
• 　　}
  
• 　　if (jedis != null) {
  
• 　　try {
  
• 　　pool.returnResource(jedis);// 还到连接池里
  
• 　　} catch (Exception e) {
  
• 　　}
  
• 　　}
  
• 　　}
  

　　犀利用法
　　用匿名类来实现，代码非常简洁
　　至于SimpleLock的实现，请在我附件中下载查看
　　Java代码  

• 　　SimpleLock lock = new SimpleLock(key);
  
• 　　lock.wrap(new Runnable() {
  
• 　　@Override
  
• 　　public void run() {
  
• 　　//此处代码是锁上的
  
• 　　}
  
• 　　});