Redisson分布式锁的概念和使用

前言
这是我在这个网站整理的笔记,有错误的地方请指出，关注我，接下来还会持续更新。

作者：神的孩子都在歌唱

一 简介

1.1 什么是分布式锁？

在分布式系统中，多个服务实例或进程可能会同时访问共享资源（例如数据库、文件等）。为了防止数据竞争或一致性问题，我们需要一种机制来确保在同一时间，只有一个进程能够访问这些资源。这种机制就是分布式锁。

Redisson 是一个支持 Redis 的 Java 客户端，它不仅能提供简单的 Redis 连接，还包括了许多高级功能，如分布式锁、异步任务执行、限流等。Redisson 基于 Redis 来实现分布式锁，具备高效、可靠的特性。

1.2 Redisson分布式锁的原理

Redisson 的分布式锁主要依赖 Redis 的 SETNX 和 EXPIRE 命令来实现。流程如下：

1. 获取锁：客户端通过 SETNX（SET if Not eXists）命令尝试在 Redis 中设置一个键。如果该键不存在，表示没有其他进程持有锁，当前进程即可成功获取锁。

2. 锁过期时间：为了避免某个持有锁的进程崩溃而导致锁无法释放，通常会为锁设置一个过期时间（如10秒）。如果超过这个时间锁还没有被释放，Redis 将自动删除该锁，允许其他进程获取。

3. 释放锁：当任务完成后，进程会通过 DEL 命令来释放锁，其他进程就可以重新获取锁。

4. 可重入锁：Redisson 提供了可重入锁，即同一个线程可以多次获取锁，而不会被锁定阻塞。只有当线程完全释放锁后，其他线程才能获取该锁。

1.3 Redisson分布式锁的优势

• 高效：Redis 基于内存操作，具有极快的响应速度。Redisson 使用 Lua 脚本将获取和释放锁的操作进行原子化操作，避免并发问题。
• 可靠性：Redisson 通过 Redis 的过期机制和 Watchdog（看门狗）机制，确保锁可以自动释放，防止因进程异常退出导致的死锁问题。
• 可扩展性：Redisson 支持 Redis 集群、哨兵模式等多种模式，适用于不同规模的分布式系统。

1.4 Redisson分布式锁的应用场景

1. 库存扣减：在电商系统中，当用户发起购买请求时，需要确保在多个并发请求中，库存只能被扣减一次，避免超卖现象。

2. 任务调度：在分布式任务调度系统中，需要保证同一时间只有一个服务实例执行某个任务，防止重复执行。

3. 分布式事务：在分布式事务中，确保在多个服务之间的一致性操作，分布式锁能够确保只有一个服务能修改某个共享资源。

二 案例

2.1 锁竞争案例

假设我有两个节点可以执行同一种业务，我需求是节点1执行的时候，节点2不能执行。那么就可以使用分布式锁实现，代码如下

引入redisson的依赖

        <dependency><groupId>org.redisson</groupId><artifactId>redisson</artifactId><version>3.35.0</version></dependency>

编一个redisson客户端

public class RedissonConfig {public RedissonClient redissonClient() {Config config = new Config();config.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.1.47:6379").setPassword("xxxx");return Redisson.create(config);}
}

节点1

package org.example.demo;
import org.example.tool.RedissonConfig;
import org.redisson.api.RKeys;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/*** @Author chenyunzhi* @DATE 2024/9/3 10:01* @Description:*/
public class demo1 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {RedissonConfig redissonConfig = new RedissonConfig();RedissonClient redissonClient = redissonConfig.redissonClient();int i = 0;Thread.sleep(2000);while (i < 5) {try {Date currentDate = new Date();System.out.println("当前时间： " + currentDate);RLock testLock = redissonClient.getLock("testLock");//尝试获取锁   waitTime（重试等待时间），leaseTime（过期时间），TimeUnit（时间单位）boolean b = testLock.tryLock(1, 5, TimeUnit.SECONDS);i++;if (b) {try {Thread.sleep(2000);System.out.println("执行业务" +  i + "次 节点1");} finally {testLock.unlock();}} else {System.out.println("获取锁失败  节点1");}} catch (Exception e) {System.out.println("锁中断 节点1" + e.getMessage());}}}
}

节点1完成业务的速度大约2秒钟，循环执行5次任务，如果获取锁失败就不执行，进入下一次执行

节点2

package org.example.demo;
import org.example.tool.RedissonConfig;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/*** @Author chenyunzhi* @DATE 2024/9/3 10:01* @Description:*/
public class demo2 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {RedissonConfig redissonConfig = new RedissonConfig();RedissonClient redissonClient = redissonConfig.redissonClient();int i = 0;while (i < 5) {try {Date currentDate = new Date();System.out.println("当前时间： " + currentDate);RLock testLock = redissonClient.getLock("testLock");//尝试获取锁   waitTime（重试等待时间），leaseTime（过期时间），TimeUnit（时间单位）boolean b = testLock.tryLock(1, 10, TimeUnit.SECONDS);i++;if (b) {try {Thread.sleep(1000);System.out.println("执行业务" +  i + "次 节点2");} finally {testLock.unlock();}} else {System.out.println("获取锁失败  节点2");}} catch (Exception e) {System.out.println("锁中断 节点2" + e.getMessage());}}}
}

节点2完成业务的速度大约1秒钟，循环执行5次任务，如果获取锁失败就不执行，进入下一次执行

然后我们同时允许两个节点行测试

通过上面测试可以发现，在节点1执行业务的时候，节点2获取锁失败了，然后无法执行业务，反之也是如此

2.2 看门狗案例

上面的案例我们为了防止任务死锁，都会给锁都设定了有效时间，可是我们不确定这个任务要执行多久，就会导致任务还没执行完成，锁就先过期了。watchDog（看门狗）的作用是可以确保等待某个节点任务完全执行完成后才去释放锁。

redisson的看门狗底层使用的是setnx加lua脚本实现的，会定期给锁续约，默认是每隔10s续期一次，一次续约30s，其他线程在最大等待时间内自旋，不断尝试获取锁，超过最大等待时间则获取锁失败，设置默认加锁时间的参数是 lockWatchdogTimeout，会和主线程一起销毁。。

注意：

1. 看门狗只会在锁没设定过期时间的时候才有效
2. 如果任务一直阻塞，那么锁就会一直续期，得不到释放

package org.example.demo;import org.example.tool.RedissonConfig;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** @Author chenyunzhi* @DATE 2024/9/21 11:26* @Description:*/
public class demo3 {public static void main(String[] args) {RedissonConfig redissonConfig = new RedissonConfig();RedissonClient redissonClient = redissonConfig.redissonClient();RLock myLock = redissonClient.getLock("myLock");if (myLock.tryLock()) {try {// 模拟任务执行System.out.println("执行任务");Thread.sleep(50000); // 模拟50秒的任务System.out.println("任务完成");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {//判断当前线程是否持有锁  isHeldByCurrentThreadif (myLock.isHeldByCurrentThread()) {myLock.unlock();System.out.println("释放锁");}}}redissonClient.shutdown();}
}

使用myLock.tryLock()不设置过期时间，那么看门狗会默认启动，然后会默认设置30秒的过期时间，每10秒刷新一次过期时间。

2.3 参考文章

github: https://github.com/redisson/redisson/wiki/8.-distributed-locks-and-synchronizers

redisson中的看门狗机制总结

Redis的分布式锁

redisson watchdog 使用和原理

作者：神的孩子都在歌唱

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