Redis分布式锁及Redisson的实现原理-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Redis分布式锁及Redisson的实现原理。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

Redis分布式锁

一。什么是分布式锁

在讨论分布式锁之前我们回顾一下一些单机锁，比如synchronized、Lock 等

锁的基本特性：

1.互斥性：同一时刻只能有一个节点访问共享资源，比如一个代码块，或者同一个订单同一时刻只能有一个线程去支付等。
2.可重入性：允许一个已经获得锁的线程，在没有释放锁之前重新去获得锁
3.锁的获取和释放，锁的失效机制是避免死锁的一个问题

分布式锁也是基于这些特性来实现的，只不过是在分布式环境中来实现的。

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

那什么是分布式锁呢：

分布式锁独立于业务服务的，是一种跨进程的，跨机器节点的一种互斥锁。保证多个机器节点对共享资源访问的一个排他性。

二。自己设计一个锁，如何实现

先分析一下需求：

1.只能有一个线程能同时执行互斥的资源
2.其他的线程执行的时候，如果有线程要执行的话，要么等待，要么报错

实现方案：

1.要有一个标记来标记一个线程是不是在执行
比如说小黑屋，如何保证一个小黑屋只有一个人，就是门，如果一个人进去之后把门锁住，那就能保证一个小黑屋只能有一个人了
单机锁中的synchronized 是把这个标记放到对象头的，JUC中的Lock实现的时候也是有一个state来标记的
2.这个标记是可见的。
也就是说小黑屋里一个人进去之后得让所有人能获取到这个小黑屋里有没有人的最新结果
如何解决呢可以用 volatile
3.获取这个标记不能同时抢占成功，这一步必须是安全的。
也就是说一个人进小黑屋，至少分三步，进门，关门，锁门
如果说这三个操作不是原子性的话，一个人虽然进去了，但是还没有锁门，另外一个人也是可以进的，这样就不能保证互斥性
比如说JUC的Lock是怎么实现的是通过cas（Compare And Swap 比较交换）实现的

三。Redis是怎么实现分布式锁的

1.标记
Redis key-value 结构这个key就作为一个标记，这个key存在就说明有人在做，如果不存在就说明没人在做
2.可见性
也就是说我再get的时候，其他线程是不能set的

Redis中是如何保证的呢？单线程来实现的因为必须要set完之后才能get set和get是顺序执行的

3.保证原子性

setnx 是单线程执行的 setnx 是一个原子性的指令

Redis获取锁与占有锁不是原子的，导致锁失效

为什么要原子性可以看下图：

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

4.保证原子性Redis还有两种方式

1.事务
multi 开启一个事务
exec 提交
discard 回滚
比如：

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

提交之后才能看到数据

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

回滚

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

事务中命令可以是原子的，但是不能根据中间的指令的结果来决定后续的逻辑，所以实现不了 if(exists(‘pay:111’) == 0) == true {set(‘pay:111’, 1)}

问题：两个开启的事务，同时修改一个值怎么办

用到了redis中的watch(监控)

如下：

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

watch id  //开启监控
multi //开启一个事务
incr id //将id加1 但是没有提交事务

如果此时有另外一个客户端再将 id加1 如下：

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

此时回到第一个客户端进行提交时会报nil 也就是说不能执行

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

2.Lua脚本

四。redis的发布订阅机制

Redis 发布订阅 (pub/sub) 是一种消息通信模式：发送者 (pub) 发送消息，订阅者 (sub) 接收消息，发布者可以向指定的渠道 (channel) 发送消息，订阅者如果订阅了该频道的话就能收到消息，从而实现多个客户端的通信效果。

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

订阅的命令是SUBSCRIBE channel[channel …]，可以订阅一个或多个频道，当有新消息通过PUBLISH命令发送给频道时，订阅者就能收到消息，就好像这样：

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

开启两个客户端，一个订阅了频道channel1，另一个通过PUBLISH发送消息后，订阅的那个就能收到了，靠这种模式就能实现不同客户端之间的通信。

五。问题

我们知道了redis的这些特性，那如果redis想要实现分布式锁，就得考虑几个问题：
1.重入锁怎么做，同一个线程能加锁多次
重入锁为了防止死锁，因为自己等待自己很容易死锁
重入锁需要做到以下三点：
1.互斥key 大Key
2.知道线程信息 field
3.保存重入次数 value hincrby(线程安全的)
Redis中的Hash完美的解决

2.假如30s锁会过期，但是业务还没有执行完，锁失效了怎么办

redission中的看门狗机制

redission 实现分布式锁

分布式锁的核心功能其实就三个：加锁、解锁、设置锁超时。这三个功能也是我们研究Redisson分布式锁原理的方向。

首先看一下redission 实现分布式的原理图

Redis分布式锁及Redisson的实现原理

一。Redisson的源码

在使用Redisson加锁之前，需要先获取一个RLock实例对象，有了这个对象就可以调用lock、tryLock方法来完成加锁的功能

@Bean
    @Primary
    public Config redissonConfig() {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer()
                .setAddress("redis://" + redisConfig.getHost() + ":" + redisConfig.getPort())
                .setPassword(redisConfig.getPassword())
                .setDatabase(redisConfig.getDatabase());
        return config;
    }
 
    @Bean
    @Primary
    public RedissonClient redissonClient(Config config) {
        RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
        return redissonClient;
    }
 
String lockKey = String.format(RedisKeys.APPROVAL_ACTION_KEY, approveParamDto.getProcessInstanceId());
RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);