【07期】Redis中是如何实现分布式锁的？
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分布式锁常见的三种实现方式：
数据库乐观锁；
基于Redis的分布式锁；
基于ZooKeeper的分布式锁。
本地面试考点是，你对Redis使用熟悉吗？Redis中是如何实现分布式锁的。
要点
Redis要实现分布式锁，以下条件应该得到满足
互斥性
在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
不能死锁
客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他客户端能加锁。
容错性
只要大部分的Redis节点正常运行，客户端就可以加锁和解锁。
实现
可以直接通过 set key value px milliseconds nx 命令实现加锁， 通过Lua脚本实现解锁。
//获取锁（unique_value可以是UUID等）
SET resource_name unique_value NX PX 30000
//释放锁（lua脚本中，一定要比较value，防止误解锁）
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del",KEYS[1])
else
return 0
end
代码解释
set 命令要用
set key value px milliseconds nx，替代setnx + expire需要分两次执行命令的方式，保证了原子性，value 要具有唯一性，可以使用
UUID.randomUUID().toString()方法生成，用来标识这把锁是属于哪个请求加的，在解锁的时候就可以有依据；释放锁时要验证 value 值，防止误解锁；
通过 Lua 脚本来避免 Check And Set 模型的并发问题，因为在释放锁的时候因为涉及到多个Redis操作 （利用了eval命令执行Lua脚本的原子性）；
加锁代码分析
首先，set()加入了NX参数，可以保证如果已有key存在，则函数不会调用成功，也就是只有一个客户端能持有锁，满足互斥性。其次，由于我们对锁设置了过期时间，即使锁的持有者后续发生崩溃而没有解锁，锁也会因为到了过期时间而自动解锁（即key被删除），不会发生死锁。最后，因为我们将value赋值为requestId，用来标识这把锁是属于哪个请求加的，那么在客户端在解锁的时候就可以进行校验是否是同一个客户端。
解锁代码分析
将Lua代码传到jedis.eval()方法里，并使参数KEYS[1]赋值为lockKey，ARGV[1]赋值为requestId。在执行的时候，首先会获取锁对应的value值，检查是否与requestId相等，如果相等则解锁（删除key）。
存在的风险
如果存储锁对应key的那个节点挂了的话，就可能存在丢失锁的风险，导致出现多个客户端持有锁的情况，这样就不能实现资源的独享了。
客户端A从master获取到锁
在master将锁同步到slave之前，master宕掉了（Redis的主从同步通常是异步的）。
主从切换，slave节点被晋级为master节点客户端B取得了同一个资源被客户端A已经获取到的另外一个锁。导致存在同一时刻存不止一个线程获取到锁的情况。
redlock算法出现
这个场景是假设有一个 redis cluster，有 5 个 redis master 实例。然后执行如下步骤获取一把锁：
获取当前时间戳，单位是毫秒；
跟上面类似，轮流尝试在每个 master 节点上创建锁，过期时间较短，一般就几十毫秒；
尝试在大多数节点上建立一个锁，比如 5 个节点就要求是 3 个节点 n / 2 + 1；
客户端计算建立好锁的时间，如果建立锁的时间小于超时时间，就算建立成功了；
要是锁建立失败了，那么就依次之前建立过的锁删除；
只要别人建立了一把分布式锁，你就得不断轮询去尝试获取锁。
Redis 官方给出了以上两种基于 Redis 实现分布式锁的方法，详细说明可以查看：
https://redis.io/topics/distlock 。
Redisson实现
Redisson是一个在Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid）。它不仅提供了一系列的分布式的Java常用对象，还实现了可重入锁（Reentrant Lock）、公平锁（Fair Lock、联锁（MultiLock）、 红锁（RedLock）、 读写锁（ReadWriteLock）等，还提供了许多分布式服务。
Redisson提供了使用Redis的最简单和最便捷的方法。Redisson的宗旨是促进使用者对Redis的关注分离（Separation of Concern），从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。
Redisson 分布式重入锁用法
Redisson 支持单点模式、主从模式、哨兵模式、集群模式，这里以单点模式为例：
// 1.构造redisson实现分布式锁必要的Config
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:5379").setPassword("123456").setDatabase(0);
// 2.构造RedissonClient
RedissonClient redissonClient = Redisson.create(config);
// 3.获取锁对象实例（无法保证是按线程的顺序获取到）
RLock rLock = redissonClient.getLock(lockKey);
try {
/**
* 4.尝试获取锁
* waitTimeout 尝试获取锁的最大等待时间，超过这个值，则认为获取锁失败
* leaseTime 锁的持有时间,超过这个时间锁会自动失效（值应设置为大于业务处理的时间，确保在锁有效期内业务能处理完）
*/
boolean res = rLock.tryLock((long)waitTimeout, (long)leaseTime, TimeUnit.SECONDS);
if (res) {
//成功获得锁，在这里处理业务
}
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("aquire lock fail");
}finally{
//无论如何, 最后都要解锁
rLock.unlock();
}
加锁流程图
解锁流程图
我们可以看到，RedissonLock是可重入的，并且考虑了失败重试，可以设置锁的最大等待时间， 在实现上也做了一些优化，减少了无效的锁申请，提升了资源的利用率。
需要特别注意的是，RedissonLock 同样没有解决 节点挂掉的时候，存在丢失锁的风险的问题。而现实情况是有一些场景无法容忍的，所以 Redisson 提供了实现了redlock算法的 RedissonRedLock，RedissonRedLock 真正解决了单点失败的问题，代价是需要额外的为 RedissonRedLock 搭建Redis环境。
所以，如果业务场景可以容忍这种小概率的错误，则推荐使用 RedissonLock， 如果无法容忍，则推荐使用 RedissonRedLock。
参考
https://github.com/javazhiyin/advanced-java/
https://crazyfzw.github.io/2019/04/15/distributed-locks-with-redis/
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