分佈式鎖的由來、特色、及Redis分佈式鎖的實現詳解

什麼是分佈式鎖

要介紹分佈式鎖，首先要提到與分佈式鎖相對應的是線程鎖、進程鎖。

1.線程鎖

主要用來給方法、代碼塊加鎖。當某個方法或代碼使用鎖，在同一時刻僅有一個線程執行該方法或該代碼段。線程鎖只在同一JVM中有效果，由於線程鎖的實如今根本上是依靠線程之間共享內存實現的，好比Synchronized、Lock等。

2.進程鎖

爲了控制同一操做系統中多個進程訪問某個共享資源，由於進程具備獨立性，各個進程沒法訪問其餘進程的資源，所以沒法經過synchronized等線程鎖實現進程鎖。

3.分佈式鎖

當多個進程不在同一個系統中，用分佈式鎖控制多個進程對資源的訪問。

分佈式鎖的由來

在傳統單機部署的狀況下，可使用Java併發處理相關的API(如ReentrantLcok或synchronized)進行互斥控制。

可是在分佈式系統後，因爲分佈式系統多線程、多進程而且分佈在不一樣機器上，這將使原單機併發控制鎖策略失效，爲了解決這個問題就須要一種跨JVM的互斥機制來控制共享資源的訪問，這就是分佈式鎖的由來。

當多個進程不在同一個系統中，就須要用分佈式鎖控制多個進程對資源的訪問。

分佈式鎖的特色
首先，爲了確保分佈式鎖可用，咱們至少要確保鎖的實現同時知足如下四個條件：

一、互斥性：任意時刻，只能有一個客戶端獲取鎖，不能同時有兩個客戶端獲取到鎖。

二、安全性：鎖只能被持有該鎖的客戶端刪除，不能由其它客戶端刪除。

三、死鎖：獲取鎖的客戶端由於某些緣由（如down機等）而未能釋放鎖，其它客戶端再也沒法獲取到該鎖。

四、容錯：當部分節點（redis節點等）down機時，客戶端仍然可以獲取鎖和釋放鎖。

分佈式鎖的具體實現

高併發架構系列：什麼是分佈式鎖？Redis實現分佈式鎖詳解

分佈式鎖通常有三種實現方式：

1. 數據庫樂觀鎖；
2. 基於ZooKeeper的分佈式鎖;

3.基於Redis的分佈式鎖；

Redis實現分佈式鎖

基於Redis命令：SET key value NX EX max-lock-time

這裏補充下： 從2.6.12版本後, 就可使用set來獲取鎖, Lua 腳原本釋放鎖。setnx是老黃曆了，set命令nx,xx等參數, 是爲了實現 setnx 的功能。

1.加鎖

public class RedisTool {

private static final String LOCK_SUCCESS = 「OK」;

private static final String SET_IF_NOT_EXIST = 「NX」;

private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = 「PX」;

/**

• 嘗試獲取分佈式鎖
• @param jedis Redis客戶端
• @param lockKey 鎖
• @param requestId 請求標識
• @param expireTime 超期時間
• @return 是否獲取成功

*/

public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {

String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {return true;}return false;}

}

jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time)

這個set()方法一共有五個形參：

第一個爲key，咱們使用key來當鎖，由於key是惟一的。

第二個爲value，咱們傳的是requestId，不少童鞋可能不明白，有key做爲鎖不就夠了嗎，爲何還要用到value？緣由就是咱們在上面講到可靠性時，分佈式鎖要知足第四個條件解鈴還須繫鈴人，經過給value賦值爲requestId，咱們就知道這把鎖是哪一個請求加的了，在解鎖的時候就能夠有依據。requestId可使用UUID.randomUUID().toString()方法生成。

第三個爲nxxx，這個參數咱們填的是NX，意思是SET IF NOT EXIST，即當key不存在時，咱們進行set操做；若key已經存在，則不作任何操做；

第四個爲expx，這個參數咱們傳的是PX，意思是咱們要給這個key加一個過時的設置，具體時間由第五個參數決定。

第五個爲time，與第四個參數相呼應，表明key的過時時間。

總的來講，執行上面的set()方法就只會致使兩種結果：1. 當前沒有鎖（key不存在），那麼就進行加鎖操做，並對鎖設置個有效期，同時value表示加鎖的客戶端。2. 已有鎖存在，不作任何操做。

2.解鎖

public class RedisTool {

private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;

/**

• 釋放分佈式鎖
• @param jedis Redis客戶端
• @param lockKey 鎖
• @param requestId 請求標識
• @return 是否釋放成功

*/

public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {

String script = 「if redis.call(‘get’, KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call(‘del’, KEYS[1]) else return 0 end」;
Object
result = jedis.eval(script,
Collections.singletonList(lockKey),Collections.singletonList(requestId));if
(RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {return true;}return false;}

}

那麼這段Lua代碼的功能是什麼呢？其實很簡單，首先獲取鎖對應的value值，檢查是否與requestId相等，若是相等則刪除鎖（解鎖）。