Redisson 分佈式鎖源碼——公平鎖加鎖

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 前言

默認的加鎖邏輯是非公平的。

在加鎖失敗時，線程會進入 while 循環，一直嘗試得到鎖，這時候是多線程進行競爭。就是說誰搶到就是誰的。

Redisson 提供了 公平鎖 機制，使用方式以下：

RLock fairLock = redisson.getFairLock("anyLock");
// 最多見的使用方法
fairLock.lock();

下面一塊兒看下公平鎖是如何實現的？

公平鎖

直接定位到源碼方法：RedissonFairLock#tryLockInnerAsync。

好傢伙，這一大塊代碼，我截圖也截不完，我們直接分析 lua 腳本。

PS：雖然咱不懂 lua，可是這一堆堆的 if else 我們大概仍是能看懂的。

由於 debug 發現 command == RedisCommands.EVAL_LONG，因此直接看下面一部分。

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這麼長，連呼好幾聲好傢伙！

先來看看參數都有啥？

1. KEYS[1]：加鎖的名字，anyLock；
2. KEYS[2]：加鎖等待隊列，redisson_lock_queue:{anyLock}；
3. KEYS[3]：等待隊列中線程鎖時間的 set 集合，redisson_lock_timeout:{anyLock}，是按照鎖的時間戳存放到集合中的；
4. ARGV[1]：鎖超時時間 30000；
5. ARGV[2]：UUID:ThreadId 組合 a3da2c83-b084-425c-a70f-5d9a08b37f31:1；
6. ARGV[3]：threadWaitTime 默認 300000；
7. ARGV[4]：currentTime 當前時間戳。

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加鎖隊列和集合是含有大括號的字符串。{XXXX} 是指這個 key 僅使用 XXXX 用來計算 slot 的位置。

Lua 腳本分析

上面的 lua 腳本是分爲幾塊的，我們分別從不一樣的角度看下上面代碼的執行。

首次加鎖（Thread1）

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第一部分，由於是首次加鎖，因此等待隊列爲空，直接 跳出循環。這一部分執行結束。

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第二部分：

1. 當鎖不存在，等待隊列爲空或隊首是當前線程，兩個條件都知足時，進入內部邏輯；
2. 從等待隊列和超時集合中刪除當前線程，這時候等待隊列和超時集合都是空的，不須要任何操做；
3. 減小隊列中全部等待線程的超時時間，也不須要任何操做；
4. 加鎖並設置超時時間。

執行完這裏就 return 了。因此後面幾部分就暫時不看了。

至關於下面兩個命令（整個 lua 腳本都是原子的！）：

> hset anyLock a3da2c83-b084-425c-a70f-5d9a08b37f31:1 1
> pexpire anyLock 30000

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Thread2 加鎖

當 Thread1 加鎖完成以後，此時 Thread2 來加鎖。

Thread2 能夠是本實例其餘線程，也能夠是其餘實例的線程。

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第一部分，雖然鎖被 Thread1 佔用了，可是等待隊列是空的，直接跳出循環。

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第二部分，鎖存在，直接跳過。

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第三部分，線程是否持鎖，沒有持鎖，直接跳過。

第四部分，線程是否在等待隊列中，Thread2 纔來加鎖，不在裏面，直接跳過。

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Thread2 最後會來到這裏：

1. 從線程等待隊列 redisson_lock_queue:{anyLock} 中獲取最後一個線程；
2. 由於等待隊列是空的，因此直接獲取當前鎖的剩餘時間 ttl anyLock；
3. 組裝超時時間 timeout = ttl + 300000 + 當前時間戳，這個 300000 是默認 60000*5；
4. 使用 zadd 將 Thread2 放到等待線程有序集合，而後使用 rpush 將 Thread2 再放到等待隊列中。

zadd KEYS[3] timeout ARGV[2]

這裏使用 zadd 命令分別放置的是，redisson_lock_timeout:{anyLock}，超時時間戳（1624612689520），線程（UUID2:Thread2）。

其中超時時間戳當分數，用來在有序集合中排序，表示加鎖的順序。

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Thread3 加鎖

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Thread1 佔有了鎖，Thread2 在等待，此時線程 3 來了。

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獲取 firstThreadId2 此時隊列是有線程的是 UUID2:Thread2。

判斷 firstThreadId2 的分數（超時時間戳）是否是小於當前時間戳：

1. 小於等於則說明超時了，移除 firstThreadId2；
2. 大於，則會進入後續判斷。

第2、3、四部分都不知足條件。

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Thread3 最後也會來到這裏：

1. 從線程等待隊列 redisson_lock_queue:{anyLock} 中獲取最後一個線程；
2. 最後一個線程存在，且不是本身，則 ttl = lastThreadId 超時時間戳 - 當前時間戳，就是看最後一個線程還有多久超時；
3. 組裝超時時間 timeout = ttl + 300000 + 當前時間戳，這個 300000 是默認 60000*5，在最後一個線程的超時時間上加上 300000 以及當前時間戳，就是 Thread3 的超時時間戳。
4. 使用 zadd 將 Thread3 放到等待線程有序集合，而後使用 rpush 將 Thread3 再放到等待隊列中。

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總結

本文主要總結了公平鎖的加鎖邏輯，這涉及到比較多的 Redis 操做，作一下簡要總結：

1. Redis Hash 數據結構：存放當前鎖，Redis Key 就是鎖，Hash 的 field 是加鎖線程，Hash 的 value 是 重入次數；
2. Redis List 數據結構：充當線程等待隊列，新的等待線程會使用 rpush 命令放在隊列右邊；
3. Redis sorted set 有序集合數據結構：存放等待線程的順序，分數 score 用來是等待線程的超時時間戳。

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須要理解的就是這裏會額外添加一個等待隊列，以及有序集合。

對照着 Java 公平鎖源碼閱讀，理解起來效果更好。

最後

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