Redis分布式锁介绍
在并发编程中，很多时候需要某一段代码在同一时刻只有一个线程在执行，这时候就需要用到锁了。在单机情况下，我们可以使用Java的synchronized关键字或者ReentrantLock来实现锁的功能，但在分布式环境下，情况就比较复杂了。因为此时多个线程可能会分布在不同的机器上，需要通过网络来进行通信，而网络的延迟、并发等因素都会影响锁的效率。因此，分布式锁的实现是一个比较复杂的问题。
Redis是一个高性能的键值数据库，也可以用来实现分布式锁。Redis分布式锁采用了Redlock算法来保证不同节点之间的锁一致性，是一种较为可靠的分布式锁实现。
Redlock算法原理
Redlock是由Redis的作者Salvatore Sanfilippo提出的一种分布式锁的算法。它的核心思想是将锁的竞争分散到多个Redis实例中，以此来降低锁的竞争压力，提高系统的可靠性。
获取锁
当客户端需要获取锁时，它会向N个Redis实例发送获取锁的命令（包括key和value，其中value值应该是一个唯一标识符，可以使用UUID来生成），每个实例都会尝试去抢占锁，获取到锁的实例会返回成功，并且返回一个token（类似于加密的一串字符串，用于后面释放锁时验证）。客户端需要在规定的时间内，从至少半数的Redis实例中取到了锁，才算获得锁成功，否则就认为获取锁失败。
释放锁
当客户端释放锁时，它会向所有获取到锁的Redis实例发送释放锁的命令，并且携带上获取锁成功时获得的token。只有token验证通过的Redis实例才会释放锁。客户端需要保证在任意情况下，释放锁的命令能够被正确执行。否则，如果有Redis实例在此时宕机了，那么其他Redis实例可能就会误认为锁已经被释放，从而造成数据不一致。
Redis分布式锁实现
下面我们的就根据Redlock算法来介绍一下Redis分布式锁的实现方法，包括获取锁和释放锁两个部分。
获取锁的实现
获取锁的实现主要包括两个部分：分别从多个Redis实例获取锁以及判断锁是否获取成功。对于从多个实例中获取锁的部分，可以写一个工具类来进行封装：
public class RedisDistributedLock {
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";
/**
* 尝试获取分布式锁
*
* @param jedis Redis客户端
* @param lockKey 锁
* @param requestId 请求标识
* @param expireTime 超期时间
* @return 是否获取成功
*/
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;
}
}
当我们需要获取分布式锁时，只需要调用上面的方法即可。下面是一个使用示例：
public class RedisDistributedLockTest {
private static final int TIMEOUT = 60 * 1000;
private static final int SLEEP_TIME = 1000;
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);
String lockKey = "test_lock";
String requestId = UUID.randomUUID().toString();
int expireTime = TIMEOUT;
try {
while (!RedisDistributedLock.tryGetDistributedLock(jedis, lockKey, requestId, expireTime)) {
Thread.sleep(SLEEP_TIME);
}
System.out.println("Get lock success, lockKey: " + lockKey + ", requestId: " + requestId);
// TODO: 执行业务代码
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
jedis.del(lockKey);
jedis.close();
}
}
}
上面的代码中，执行业务代码的部分可以根据需要自行设计。
释放锁的实现
释放锁的实现主要是向所有已经获取到锁的Redis实例发送释放锁的命令，并验证token是否匹配。下面是一个释放锁的工具类实现：
public class RedisDistributedLock {
...
/**
* 释放分布式锁
*
* @param jedis Redis客户端
* @param lockKey 锁
* @param requestId 请求标识
* @return 是否释放成功
*/
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 (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
return true;
}
return false;
}
}
上面的代码中，我们使用了Redis的脚本功能来释放锁。下面是一个使用示例：
public class RedisDistributedLockTest {
private static final int TIMEOUT = 60 * 1000;
private static final int SLEEP_TIME = 1000;
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);
String lockKey = "test_lock";
String requestId = UUID.randomUUID().toString();
int expireTime = TIMEOUT;
try {
while (!RedisDistributedLock.tryGetDistributedLock(jedis, lockKey, requestId, expireTime)) {
Thread.sleep(SLEEP_TIME);
}
System.out.println("Get lock success, lockKey: " + lockKey + ", requestId: " + requestId);
// TODO: 执行业务代码
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
RedisDistributedLock.releaseDistributedLock(jedis, lockKey, requestId);
jedis.close();
}
}
}
总结
Redis分布式锁采用了Redlock算法来保证不同节点之间的锁一致性，是一种较为可靠的分布式锁实现。获取锁和释放锁的实现均比较简单，使用起来也比较方便。但需要注意的是，由于网络可能存在延迟和分区等问题，所以在实现分布式锁时需要格外小心，确保锁的正确性和可靠性。