在計算機世界里，對于鎖大家并不陌生，在現(xiàn)代所有的語言中幾乎都提供了語言級別鎖的實現(xiàn)，為什么我們的程序有時候會這么依賴鎖呢？這個問題還是要從計算機的發(fā)展說起，隨著計算機硬件的不斷升級，多核cpu，多線程，多通道等技術把計算機的計算速度大幅度提升，原來同一時間只能執(zhí)行一條cpu指令的時代已經(jīng)過去。隨著多條cpu指令可以并行執(zhí)行的原因，原來不曾出現(xiàn)的資源競爭隨著出現(xiàn)，在程序中的體現(xiàn)就是隨處可見的多線程環(huán)境。比如要更新數(shù)據(jù)庫的一個信息，如果沒有并發(fā)控制，多個線程同時操作的話，就會出現(xiàn)互相覆蓋的現(xiàn)象發(fā)生。

鎖要解決的就是資源競爭的問題，也就是要把執(zhí)行的指令順序化

為什么需要分布式鎖

隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，現(xiàn)代軟件發(fā)生了翻天覆地的變化，以前單機的程序，已經(jīng)支撐不了現(xiàn)代的業(yè)務。無論是在抗壓，還是在高可用等方面都需要多臺計算機協(xié)同工作來解決問題。現(xiàn)代的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都是分布式部署的，分布式部署確實能帶來性能和效率上的提升，但為此，我們就需要多解決一個分布式環(huán)境下，數(shù)據(jù)一致性的問題。

當某個資源在多系統(tǒng)之間共享的時候，為了保證大家訪問這個資源數(shù)據(jù)是一致的，那么就必須要求在同一時刻只能被一個客戶端處理，不能并發(fā)的執(zhí)行，否則就會出現(xiàn)同一時刻有人寫有人讀，大家訪問到的數(shù)據(jù)就不一致了。

在分布式系統(tǒng)的時代，傳統(tǒng)線程之間的鎖機制，就沒作用了，系統(tǒng)會有多份并且部署在不同的機器上，這些資源已經(jīng)不是在線程之間共享了，而是屬于進程（服務器）之間共享的資源。

因此，為了解決這個問題，我們就必須引入「分布式鎖」。分布式鎖，是指在分布式的部署環(huán)境下，通過鎖機制來讓多客戶端互斥的對共享資源進行訪問。分布式鎖的特點如下：

1.互斥性

和我們本地鎖一樣互斥性是最基本，但是分布式鎖需要保證在不同節(jié)點的不同線程的互斥。

2.可重入性

同一個節(jié)點上的同一個線程如果獲取了鎖之后那么也可以再次獲取這個鎖。

3.鎖超時

和本地鎖一樣支持鎖超時，防止死鎖。

4.高效，高可用

加鎖和解鎖需要高效，同時也需要保證高可用防止分布式鎖失效，可以增加降級。

5.支持阻塞和非阻塞

和 ReentrantLock 一樣支持 lock 和 trylock 以及 tryLock(long timeOut)。

基于redis分布式鎖

如果你通過網(wǎng)絡搜索分布式鎖，最多的就是基于redis的了。基于redis的分布式鎖得益于redis的單線程執(zhí)行機制，單線程在執(zhí)行上就保證了指令的順序化，所以很大程度上降低了開發(fā)人員的思考設計成本。但是，基于redis做分布式鎖難道真的這么容易嗎？

1.原子操作

基于redis的分布式鎖常用命令是

SETNX key value 復制代碼

只在鍵 key 不存在的情況下，將鍵 key的值設置為value 。若鍵key 已經(jīng)存在， 則SETNX 命令不做任何動作。SETNX 是『SET if Not eXists』(如果不存在，則 SET)的簡寫。代碼示例：

redis> SETNX redislock "redislock" # redislock 設置成功 (integer) 1redis> SETNX redislock "redislock2" # 嘗試覆蓋 redislock ，失敗 (integer) 0redis> GET redislock # 沒有被覆蓋 "redislock" 復制代碼

成功獲取到鎖之后，然后設置一個過期時間(這里避免了客戶端down掉，鎖得不到釋放的問題)

redis> expire redislock 5 復制代碼

成功拿到鎖的客戶端順利進行自己的業(yè)務，業(yè)務代碼執(zhí)行完，然后再刪除該key

redis> DEL redislock 復制代碼

如果一切都想想象的那么順利，程序員TMD就不用996了。假如客戶端拿到鎖之后，執(zhí)行設置超時指令之前down掉了（現(xiàn)實總是那么悲劇），那這個鎖就永遠都釋放不了.也許你會想到用 Redis 事務來解決。但是這里不行，因為 expire 是依賴于 setnx 的執(zhí)行結果的，如果 setnx 沒搶到鎖，expire 是不應該執(zhí)行的。事務里沒有 if-else 分支邏輯，事務的特點是一口氣執(zhí)行，要么全部執(zhí)行要么一個都不執(zhí)行。公司幾個億的業(yè)務又被你耽誤了...

以上情況的出現(xiàn)是因為兩個命令并非一個原子性操作，所以在redis 2.8 版本之后出現(xiàn)了新的命令

SETEX key seconds value 復制代碼

所以現(xiàn)在可以利用一條原子性操作的命令來獲取鎖

redis> SETEX redislock 60 redislock OKredis> GET redislock # 值 "redislock"redis> TTL redislock # 剩余生存時間 (integer) 49 復制代碼

2.超時問題

在正常的業(yè)務當中，當一個線程獲取到鎖并且設置了鎖的過期時間之后，會出現(xiàn)由于業(yè)務代碼執(zhí)行時間過長，鎖由于到達超時時間自動釋放的情況。自動釋放之后，其他的線程就會獲取到分布式鎖，導致業(yè)務代碼不會串行執(zhí)行。如果業(yè)務上允許這樣的情況偶爾發(fā)生，那程序員就開干吧，最后頂多人工干預一下，update 一下數(shù)據(jù)庫。

為了避免這類情況發(fā)生，在使用redis分布式鎖的時候，業(yè)務方應盡量避免長時間執(zhí)行的代碼任務。

如果設置鎖的超時時間比較長，在一定程度上可以緩解業(yè)務代碼執(zhí)行時間長鎖自動到期的問題，但是一旦業(yè)務代碼down掉，其他等待鎖的線程等待的時間會比較長，這種情況下，確保獲取到鎖的程序不會down 成為了主要問題。

3.獲取鎖失敗

當鎖被一個調(diào)用方獲取之后，其他調(diào)用方在獲取鎖失敗之后，是繼續(xù)輪詢還是直接業(yè)務失敗呢？如果是繼續(xù)輪詢的話，同步情況下當前線程會一直處于阻塞狀態(tài)，所以這里輪詢的情況還是建議使用異步。

4.可重入性

可重入性是指已經(jīng)擁有鎖的客戶端再次請求加鎖，如果鎖支持同一個客戶端重復加鎖，那么這個鎖就是可重入的。如果基于redis的分布式鎖要想支持可重入性，需要客戶端封裝，可以使用threadlocal存儲持有鎖的信息。這個封裝過程會增加代碼的復雜度，所以菜菜不推薦這樣做。

5.redis掛了

如果在多個客戶端獲取鎖的過程中，redis掛了怎么辦呢？假如一個客戶端已經(jīng)獲取到了鎖，這個時候redis掛了（假如是redis集群），其他的redis服務器會接著提供服務，這個時候其他客戶端可以在新的服務器上獲取到鎖了，這也導致了鎖意義的丟失。有興趣的同學可以去看看RedLock，這種方案以犧牲性能的代價解決了這個問題。

6.時鐘跳躍問題

在某些時候，redis的服務器時間發(fā)生的跳躍，由于鎖的過期時間依賴于服務器時間，所以也會出現(xiàn)兩個客戶端同時獲取到鎖的情況發(fā)生。

當把以上問題都有解決方案了之后，基于redis的分布式鎖才可以放心使用

基于redis設計簡單分布式鎖容易，但是設計完美分布式鎖不易， 還覺得基于redis的分布式鎖好做嗎？

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的redis做分布式锁可能不那么简单的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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