轉載自?漫畫：什么是分布式鎖

分布式鎖的實現有哪些？

1.Memcached分布式鎖

利用Memcached的add命令。此命令是原子性操作，只有在key不存在的情況下，才能add成功，也就意味著線程得到了鎖。

2.Redis分布式鎖

和Memcached的方式類似，利用Redis的setnx命令。此命令同樣是原子性操作，只有在key不存在的情況下，才能set成功。（setnx命令并不完善，后續會介紹替代方案）

3.Zookeeper分布式鎖

利用Zookeeper的順序臨時節點，來實現分布式鎖和等待隊列。Zookeeper設計的初衷，就是為了實現分布式鎖服務的。

4.Chubby

Google公司實現的粗粒度分布式鎖服務，底層利用了Paxos一致性算法。

如何用Redis實現分布式鎖？

Redis分布式鎖的基本流程并不難理解，但要想寫得盡善盡美，也并不是那么容易。在這里，我們需要先了解分布式鎖實現的三個核心要素：

1.加鎖

最簡單的方法是使用setnx命令。key是鎖的唯一標識，按業務來決定命名。比如想要給一種商品的秒殺活動加鎖，可以給key命名為 “lock_sale_商品ID” 。而value設置成什么呢？我們可以姑且設置成1。加鎖的偽代碼如下：? ??

setnx（key，1）

當一個線程執行setnx返回1，說明key原本不存在，該線程成功得到了鎖；當一個線程執行setnx返回0，說明key已經存在，該線程搶鎖失敗。

2.解鎖

有加鎖就得有解鎖。當得到鎖的線程執行完任務，需要釋放鎖，以便其他線程可以進入。釋放鎖的最簡單方式是執行del指令，偽代碼如下：

del（key）

釋放鎖之后，其他線程就可以繼續執行setnx命令來獲得鎖。

3.鎖超時

鎖超時是什么意思呢？如果一個得到鎖的線程在執行任務的過程中掛掉，來不及顯式地釋放鎖，這塊資源將會永遠被鎖住，別的線程再也別想進來。

所以，setnx的key必須設置一個超時時間，以保證即使沒有被顯式釋放，這把鎖也要在一定時間后自動釋放。setnx不支持超時參數，所以需要額外的指令，偽代碼如下：

expire（key， 30）

綜合起來，我們分布式鎖實現的第一版偽代碼如下：

if（setnx（key，1） == 1）{

????expire（key，30）

????try {

????????do something ......

????} finally?{

????????del（key）

????}

}

好端端的代碼，怎么就回家等通知了呢？

因為上面的偽代碼中，存在著三個致命問題：

1.?setnx和expire的非原子性

設想一個極端場景，當某線程執行setnx，成功得到了鎖：

setnx剛執行成功，還未來得及執行expire指令，節點1 Duang的一聲掛掉了。

這樣一來，這把鎖就沒有設置過期時間，變得“長生不老”，別的線程再也無法獲得鎖了。

怎么解決呢？setnx指令本身是不支持傳入超時時間的，幸好Redis 2.6.12以上版本為set指令增加了可選參數，偽代碼如下：

set（key，1，30，NX）

這樣就可以取代setnx指令。

2.?del 導致誤刪

又是一個極端場景，假如某線程成功得到了鎖，并且設置的超時時間是30秒。

如果某些原因導致線程A執行的很慢很慢，過了30秒都沒執行完，這時候鎖過期自動釋放，線程B得到了鎖。

隨后，線程A執行完了任務，線程A接著執行del指令來釋放鎖。但這時候線程B還沒執行完，線程A實際上刪除的是線程B加的鎖。

怎么避免這種情況呢？可以在del釋放鎖之前做一個判斷，驗證當前的鎖是不是自己加的鎖。

至于具體的實現，可以在加鎖的時候把當前的線程ID當做value，并在刪除之前驗證key對應的value是不是自己線程的ID。

加鎖：

String threadId =?Thread.currentThread().getId()

set（key，threadId?，30，NX）

解鎖：

if（threadId?.equals(redisClient.get(key))）{

????del(key)

}

但是，這樣做又隱含了一個新的問題，判斷和釋放鎖是兩個獨立操作，不是原子性。

我們都是追求極致的程序員，所以這一塊要用Lua腳本來實現：

String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return?redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";

redisClient.eval(luaScript?, Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(threadId));

這樣一來，驗證和刪除過程就是原子操作了。

3.?出現并發的可能性

還是剛才第二點所描述的場景，雖然我們避免了線程A誤刪掉key的情況，但是同一時間有A，B兩個線程在訪問代碼塊，仍然是不完美的。

怎么辦呢？我們可以讓獲得鎖的線程開啟一個守護線程，用來給快要過期的鎖“續航”。

當過去了29秒，線程A還沒執行完，這時候守護線程會執行expire指令，為這把鎖“續命”20秒。守護線程從第29秒開始執行，每20秒執行一次。

當線程A執行完任務，會顯式關掉守護線程。

另一種情況，如果節點1 忽然斷電，由于線程A和守護線程在同一個進程，守護線程也會停下。這把鎖到了超時的時候，沒人給它續命，也就自動釋放了。

守護線程的代碼并不難實現，有了大體思路，大家可以自己嘗試實現一下。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的漫画：什么是分布式锁的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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