Redis有一系列的命令,特点是以NX结尾,NX是Not eXists的缩写,如SETNX命令就应该理解为:SET if Not eXists。这系列的命令非常有用,这里讲使用SETNX来实现分布式锁。 

用SETNX实现分布式锁 
利用SETNX非常简单地实现分布式锁。例如:某客户端要获得一个名字foo的锁,客户端使用下面的命令进行获取: 
SETNX lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1>

  • 如返回1,则该客户端获得锁,把lock.foo的键值设置为时间值表示该键已被锁定,该客户端最后可以通过DEL lock.foo来释放该锁。

  • 如返回0,表明该锁已被其他客户端取得,这时我们可以先返回或进行重试等对方完成或等待锁超时。

解决死锁 
上面的锁定逻辑有一个问题:如果一个持有锁的客户端失败或崩溃了不能释放锁,该怎么解决?我们可以通过锁的键对应的时间戳来判断这种情况是否发生了,如果当前的时间已经大于lock.foo的值,说明该锁已失效,可以被重新使用。 

发生这种情况时,可不能简单的通过DEL来删除锁,然后再SETNX一次,当多个客户端检测到锁超时后都会尝试去释放它,这里就可能出现一个竞态条件,让我们模拟一下这个场景: 

C0操作超时了,但它还持有着锁,C1和C2读取lock.foo检查时间戳,先后发现超时了。 
C1 发送DEL lock.foo 
C1 发送SETNX lock.foo 并且成功了。 
C2 发送DEL lock.foo 
C2 发送SETNX lock.foo 并且成功了。 
这样一来,C1,C2都拿到了锁!问题大了! 

幸好这种问题是可以避免的,让我们来看看C3这个客户端是怎样做的: 

C3发送SETNX lock.foo 想要获得锁,由于C0还持有锁,所以Redis返回给C3一个0 
C3发送GET lock.foo 以检查锁是否超时了,如果没超时,则等待或重试。 
反之,如果已超时,C3通过下面的操作来尝试获得锁: 
GETSET lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1> 
通过GETSET,C3拿到的时间戳如果仍然是超时的,那就说明,C3如愿以偿拿到锁了。 
如果在C3之前,有个叫C4的客户端比C3快一步执行了上面的操作,那么C3拿到的时间戳是个未超时的值,这时,C3没有如期获得锁,需要再次等待或重试。留意一下,尽管C3没拿到锁,但它改写了C4设置的锁的超时值,不过这一点非常微小的误差带来的影响可以忽略不计。 

注意:为了让分布式锁的算法更稳键些,持有锁的客户端在解锁之前应该再检查一次自己的锁是否已经超时,再去做DEL操作,因为可能客户端因为某个耗时的操作而挂起,操作完的时候锁因为超时已经被别人获得,这时就不必解锁了。 

示例伪代码 
根据上面的代码,我写了一小段Fake代码来描述使用分布式锁的全过程: 
# get lock 
lock = 0 
while lock != 1: 
    timestamp = current Unix time + lock timeout + 1 
    lock = SETNX lock.foo timestamp 
    if lock == 1 or (now() > (GET lock.foo) and now() > (GETSET lock.foo timestamp)): 
        break; 
    else: 
        sleep(10ms) 

# do your job 
do_job() 

# release 
if now() < GET lock.foo: 
    DEL lock.foo 
是的,要想这段逻辑可以重用,使用Python的你马上就想到了Decorator,而用Java的你是不是也想到了那谁?AOP + annotation?行,怎样舒服怎样用吧,别重复代码就行。 

java之jedis实现 
expireMsecs 锁持有超时,防止线程在入锁以后,无限的执行下去,让锁无法释放 
timeoutMsecs 锁等待超时,防止线程饥饿,永远没有入锁执行代码的机会

Java代码下载地址    收藏代码

  1. /** 

  2.  * Acquire lock. 

  3.  *  

  4.  * @param jedis 

  5.  * @return true if lock is acquired, false acquire timeouted 

  6.  * @throws InterruptedException 

  7.  *             in case of thread interruption 

  8.  */  

  9. public synchronized boolean acquire(Jedis jedis) throws InterruptedException {  

  10.     int timeout = timeoutMsecs;  

  11.     while (timeout >= 0) {  

  12.         long expires = System.currentTimeMillis() + expireMsecs + 1;  

  13.         String expiresStr = String.valueOf(expires); //锁到期时间  

  14.   

  15.         if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) {  

  16.             // lock acquired  

  17.             locked = true;  

  18.             return true;  

  19.         }  

  20.   

  21.         String currentValueStr = jedis.get(lockKey); //redis里的时间  

  22.         if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) {  

  23.             //判断是否为空,不为空的情况下,如果被其他线程设置了值,则第二个条件判断是过不去的  

  24.             // lock is expired  

  25.   

  26.             String oldValueStr = jedis.getSet(lockKey, expiresStr);  

  27.             //获取上一个锁到期时间,并设置现在的锁到期时间,  

  28.             //只有一个线程才能获取上一个线上的设置时间,因为jedis.getSet是同步的  

  29.             if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {  

  30.                 //如过这个时候,多个线程恰好都到了这里,但是只有一个线程的设置值和当前值相同,他才有权利获取锁  

  31.                 // lock acquired  

  32.                 locked = true;  

  33.                 return true;  

  34.             }  

  35.         }  

  36.         timeout -= 100;  

  37.         Thread.sleep(100);  

  38.     }  

  39.     return false;  

  40. }  



一般用法 
其中很多繁琐的边缘代码 
包括:异常处理,释放资源等等

Java代码  收藏代码

  1. JedisPool pool;  

  2. JedisLock jedisLock = new JedisLock(pool.getResource(), lockKey, timeoutMsecs, expireMsecs);  

  3. try {  

  4.     if (jedisLock.acquire()) { // 启用锁  

  5.         //执行业务逻辑  

  6.     } else {  

  7.         logger.info("The time wait for lock more than [{}] ms ", timeoutMsecs);  

  8.     }  

  9. catch (Throwable t) {  

  10.     // 分布式锁异常  

  11.     logger.warn(t.getMessage(), t);  

  12. finally {  

  13.     if (jedisLock != null) {  

  14.         try {  

  15.             jedisLock.release();// 则解锁  

  16.         } catch (Exception e) {  

  17.         }  

  18.     }  

  19.     if (jedis != null) {  

  20.         try {  

  21.             pool.returnResource(jedis);// 还到连接池里  

  22.         } catch (Exception e) {  

  23.         }  

  24.     }  

  25. }  


犀利用法 
用匿名类来实现,代码非常简洁 
至于SimpleLock的实现,请在我附件中下载查看

Java代码  收藏代码

  1. SimpleLock lock = new SimpleLock(key);  

  2. lock.wrap(new Runnable() {  

  3.     @Override  

  4.     public void run() {  

  5.         //此处代码是锁上的  

  6.     }  

  7. });