分布式锁-Redis

踏雪寻梅

高版本：
redis 2.6.12  以上请参考：
http://www.yiibai.com/redis/strings_set.html
https://redis.io/commands/setnx

参考：
http://www.jeffkit.info/2011/07/1000/
http://www.jeffkit.info/2011/05/994/
redis 分布式锁实现：

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。

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 <current Unix time + lock timeout + 1>

• 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。
  

潜在的死锁问题：
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D，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 <current Unix time + lock timeout + 1>
  
• 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。

下面是java版本的一个实现，敬请参考：

package com.gym.common.redis.lock;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Repository;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import com.gym.common.redis.lock.api.IRedisDistributedLockService;
import com.gym.common.redis.lock.bean.LockResponse;
import com.gym.common.redis.resource.JedisCacheUtil;
import com.gym.core.common.UUIDUtils;
/**
* Redis 分布式锁
*
* @author wangxinchun1988@163.com
* @date 2015-12-23 下午3:37:23
*/
@Repository
public class RedisDistributedLockService implements
IRedisDistributedLockService {
private Logger logger = LoggerFactory
.getLogger(RedisDistributedLockService.class);
// 加锁标志
public static final long ONE_MILLI_NANOS = 1000000L;
// 默认超时时间（毫秒）
public static final long DEFAULT_TIME_OUT = 0;
@Autowired
private JedisCacheUtil jedisCacheUtil;
/**
* 全局锁服务
*
* @param key 唯一key
* @param timeout 锁的超时时间，尝试一次会等待10毫秒
* @param expireTime 锁的过期时间，过期后会被删除，单位：（秒）
* @return LockResponse 锁的结果；唯一标志串
*/
public LockResponse lockWithRetry(String key, int tryTimes,
long tryWaitTimeMills, int expireTime) {
LockResponse response = LockResponse.errorResponse;
Jedis jedis = null;
try {
jedis = getJedis();
String uuid = UUIDUtils.getUUID();
do {
String nextTime = String.valueOf(System.currentTimeMillis() + expireTime * 1000 + 1) + "_" + uuid;
Long state = jedis.setnx(key, nextTime);
if (state == 1
|| (System.currentTimeMillis() > Long.parseLong(jedis.get(key).split("_")[0])
&& System.currentTimeMillis() > Long.parseLong(jedis.getSet(key, nextTime).split("_")[0]))) {
jedis.expire(key, expireTime);// 设置锁过期时间
return new LockResponse(true,uuid);
} else {
Thread.sleep(tryWaitTimeMills);
}
tryTimes--;
} while (tryTimes >= 0);
} catch (Exception e) {
logger.error("RedisDistributedLock.lock.failed key {}", key);
} finally {
releaseJedisInstance(jedis);
}
return response;
}
public LockResponse lock(String key, int expireTime) {
return lockWithRetry(key,0,0,expireTime);
}
/**
* 从Jedis池中获取Jedis对象实例
*
* @return
* @throws TimeoutException
*/
private Jedis getJedis() throws TimeoutException {
Jedis jedis = null;
jedis = jedisCacheUtil.getJedis();
return jedis;
}
/**
* 释放Jedis资源，返回给池
*
* @param jedis
*/
private void releaseJedisInstance(Jedis jedis) {
if (jedis != null) {
jedisCacheUtil.returnJedis(jedis);
}
}

public boolean unlock(String key, String uuid) {
Jedis jedis = null;
try {
jedis = getJedis();
String lockFlag = jedis.get(key);
if (StringUtils.contains(lockFlag, uuid)) {
jedis.del(key);
}
} catch (Exception e) {
logger.error("RedisDistributedLock.unlock.failed key {}", key);
return false;
} finally {
releaseJedisInstance(jedis);
}
return true;
}
}