Java使用Redisson分布式锁实现原理

1. 基本用法

<dependency>
  <groupId>org.redisson</groupId>
  <artifactId>redisson</artifactId>
  <version>3.8.2</version>
</dependency>

Config config = new Config();
config.useClusterServers()
  .setScanInterval(2000) // cluster state scan interval in milliseconds
  .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:7000", "redis://127.0.0.1:7001")
  .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:7002");

RedissonClient redisson = Redisson.create(config);

RLock lock = redisson.getLock("anyLock");

lock.lock();

try {
  ...
} finally {
  lock.unlock();
}

针对上面这段代码，重点看一下Redisson是如何基于Redis实现分布式锁的

Redisson中提供的加锁的方法有很多，但大致类似，此处只看lock()方法

更多请参见https://github.com/redisson/redisson/wiki/8.-distributed-locks-and-synchronizers

2. 加锁

可以看到，调用getLock()方法后实际返回一个RedissonLock对象，在RedissonLock对象的lock()方法主要调用tryAcquire()方法

由于leaseTime == -1，于是走tryLockInnerAsync()方法，这个方法才是关键

首先，看一下evalWriteAsync方法的定义

<T, R> RFuture<R> evalWriteAsync(String key, Codec codec, RedisCommand<T> evalCommandType, String script, List<Object> keys, Object ... params);

最后两个参数分别是keys和params

实际调用是这样的：

单独将调用的那一段摘出来看

commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command,
         "if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +
           "redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
           "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
           "return nil; " +
         "end; " +
         "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
           "redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
           "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
           "return nil; " +
         "end; " +
         "return redis.call('pttl', KEYS[1]);",
          Collections.<Object>singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));

结合上面的参数声明，我们可以知道，这里KEYS[1]就是getName()，ARGV[2]是getLockName(threadId)

假设前面获取锁时传的name是“abc”，假设调用的线程ID是Thread-1，假设成员变量UUID类型的id是6f0829ed-bfd3-4e6f-bba3-6f3d66cd176c

那么KEYS[1]=abc，ARGV[2]=6f0829ed-bfd3-4e6f-bba3-6f3d66cd176c:Thread-1

因此，这段脚本的意思是

　　1、判断有没有一个叫“abc”的key

　　2、如果没有，则在其下设置一个字段为“6f0829ed-bfd3-4e6f-bba3-6f3d66cd176c:Thread-1”，值为“1”的键值对 ，并设置它的过期时间

　　3、如果存在，则进一步判断“6f0829ed-bfd3-4e6f-bba3-6f3d66cd176c:Thread-1”是否存在，若存在，则其值加1，并重新设置过期时间

　　4、返回“abc”的生存时间（毫秒）

这里用的数据结构是hash，hash的结构是： key 字段1 值1 字段2 值2 。。。

用在锁这个场景下，key就表示锁的名称，也可以理解为临界资源，字段就表示当前获得锁的线程

所有竞争这把锁的线程都要判断在这个key下有没有自己线程的字段，如果没有则不能获得锁，如果有，则相当于重入，字段值加1（次数）

3. 解锁

protected RFuture<Boolean> unlockInnerAsync(long threadId) {
  return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
      "if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +
        "redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); " +
        "return 1; " +
      "end;" +
      "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then " +
        "return nil;" +
      "end; " +
      "local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1); " +
      "if (counter > 0) then " +
        "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]); " +
        "return 0; " +
      "else " +
        "redis.call('del', KEYS[1]); " +
        "redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); " +
        "return 1; "+
      "end; " +
      "return nil;",
      Arrays.<Object>asList(getName(), getChannelName()), LockPubSub.unlockMessage, internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));

}

我们还是假设name=abc，假设线程ID是Thread-1

同理，我们可以知道

KEYS[1]是getName()，即KEYS[1]=abc

KEYS[2]是getChannelName()，即KEYS[2]=redisson_lock__channel:{abc}

ARGV[1]是LockPubSub.unlockMessage，即ARGV[1]=0

ARGV[2]是生存时间

ARGV[3]是getLockName(threadId)，即ARGV[3]=6f0829ed-bfd3-4e6f-bba3-6f3d66cd176c:Thread-1

因此，上面脚本的意思是：

　　1、判断是否存在一个叫“abc”的key

　　2、如果不存在，向Channel中广播一条消息，广播的内容是0，并返回1

　　3、如果存在，进一步判断字段6f0829ed-bfd3-4e6f-bba3-6f3d66cd176c:Thread-1是否存在

　　4、若字段不存在，返回空，若字段存在，则字段值减1

　　5、若减完以后，字段值仍大于0，则返回0

　　6、减完后，若字段值小于或等于0，则广播一条消息，广播内容是0，并返回1；

可以猜测，广播0表示资源可用，即通知那些等待获取锁的线程现在可以获得锁了

4. 等待

以上是正常情况下获取到锁的情况，那么当无法立即获取到锁的时候怎么办呢？

再回到前面获取锁的位置

@Override
public void lockInterruptibly(long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
  long threadId = Thread.currentThread().getId();
  Long ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
  // lock acquired
  if (ttl == null) {
    return;
  }

  //  订阅
  RFuture<RedissonLockEntry> future = subscribe(threadId);
  commandExecutor.syncSubscription(future);

  try {
    while (true) {
      ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
      // lock acquired
      if (ttl == null) {
        break;
      }

      // waiting for message
      if (ttl >= 0) {
        getEntry(threadId).getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
      } else {
        getEntry(threadId).getLatch().acquire();
      }
    }
  } finally {
    unsubscribe(future, threadId);
  }
//    get(lockAsync(leaseTime, unit));
}


protected static final LockPubSub PUBSUB = new LockPubSub();

protected RFuture<RedissonLockEntry> subscribe(long threadId) {
  return PUBSUB.subscribe(getEntryName(), getChannelName(), commandExecutor.getConnectionManager().getSubscribeService());
}

protected void unsubscribe(RFuture<RedissonLockEntry> future, long threadId) {
  PUBSUB.unsubscribe(future.getNow(), getEntryName(), getChannelName(), commandExecutor.getConnectionManager().getSubscribeService());
}

这里会订阅Channel，当资源可用时可以及时知道，并抢占，防止无效的轮询而浪费资源

当资源可用用的时候，循环去尝试获取锁，由于多个线程同时去竞争资源，所以这里用了信号量，对于同一个资源只允许一个线程获得锁，其它的线程阻塞

5. 小结

6. 其它相关

《基于Redis的分布式锁的简单实现》

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持小牛知识库。