redis实现分布式锁（包含代码以及分析利弊）

redis实现分布式锁（基础版）

使用redis实现分布式锁的方法有多种，基础版本是基于setnx命令，即如果不存在则设置。这个命令可以保证只有一个客户端能够成功设置一个key，从而获得锁。设置key的时候需要设置一个过期时间，以防止死锁。释放锁的时候需要删除key，或者使用lua脚本来保证原子性。

//导入jedis依赖
import redis.clients.jedis.Jedis;

//定义一个分布式锁的类
class RedisLock {
    //定义一个jedis对象，用于连接redis
    private Jedis jedis;
    //定义一个锁的key
    private String lockKey;
    //定义一个锁的过期时间，单位是毫秒
    private long expireTime;

    //构造方法，传入jedis对象，锁的key和过期时间
    public RedisLock(Jedis jedis, String lockKey, long expireTime) {
        this.jedis = jedis;
        this.lockKey = lockKey;
        this.expireTime = expireTime;
    }

    //尝试获取锁的方法，返回一个布尔值，表示是否成功获取锁
    public boolean tryLock() {
        //使用setnx命令，如果成功设置key，返回1，否则返回0
        long result = jedis.setnx(lockKey, "1");
        //如果返回1，表示获取锁成功
        if (result == 1) {
            //设置key的过期时间，防止死锁
            jedis.pexpire(lockKey, expireTime);
            //返回true
            return true;
        }
        //如果返回0，表示获取锁失败
        else {
            //返回false
            return false;
        }
    }

    //释放锁的方法
    public void unlock() {
        //删除key，释放锁
        jedis.del(lockKey);
    }
}

基础代码优缺点：

分析一下这个代码的优缺点。这个代码的优点是简单易懂，使用setnx命令可以保证锁的互斥性，使用过期时间可以防止死锁。这个代码的缺点是不够健壮，有以下几个问题：

• 如果在设置key的过期时间之前，客户端崩溃或者网络中断，那么key可能永远不会过期，导致其他客户端无法获取锁。
• 如果在释放锁之前，客户端崩溃或者网络中断，那么key可能没有被删除，导致其他客户端无法获取锁。
• 如果在释放锁的时候，key已经过期，那么可能会误删其他客户端设置的key，导致锁的安全性被破坏。
• 如果锁的过期时间太短，那么可能会导致客户端在执行任务的过程中，锁被其他客户端抢占，导致任务的一致性被破坏。
• 如果锁的过期时间太长，那么可能会导致客户端在获取锁失败的情况下，等待的时间过长，导致性能下降。

redis实现分布式锁（进阶版）

为了解决这些问题，可以使用一些更复杂的逻辑，如使用lua脚本来保证设置key和过期时间的原子性，使用唯一的随机值来标识锁的持有者，使用续租机制来延长锁的过期时间等。

//导入jedis依赖
import redis.clients.jedis.Jedis;

//定义一个分布式锁的类
class RedisLock {
    //定义一个jedis对象，用于连接redis
    private Jedis jedis;
    //定义一个锁的key
    private String lockKey;
    //定义一个锁的过期时间，单位是毫秒
    private long expireTime;
    //定义一个锁的唯一值，用于标识锁的持有者
    private String lockValue;
    //定义一个续租线程，用于延长锁的过期时间
    private Thread renewThread;
    //定义一个lua脚本，用于原子性地设置key和过期时间
    private String setScript = "if redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then return redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]) else return 0 end";
    //定义一个lua脚本，用于原子性地删除key
    private String delScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";

    //构造方法，传入jedis对象，锁的key和过期时间
    public RedisLock(Jedis jedis, String lockKey, long expireTime) {
        this.jedis = jedis;
        this.lockKey = lockKey;
        this.expireTime = expireTime;
    }

    //尝试获取锁的方法，返回一个布尔值，表示是否成功获取锁
    public boolean tryLock() {
        //生成一个唯一的随机值，作为锁的值
        lockValue = UUID.randomUUID().toString();
        //使用lua脚本，原子性地设置key和过期时间，如果成功返回1，否则返回0
        long result = (long) jedis.eval(setScript, 1, lockKey, lockValue, String.valueOf(expireTime));
        //如果返回1，表示获取锁成功
        if (result == 1) {
            //创建一个续租线程，每隔一半的过期时间，就延长锁的过期时间
            renewThread = new Thread(() -> {
                while (true) {
                    try {
                        //休眠一半的过期时间
                        Thread.sleep(expireTime / 2);
                        //延长锁的过期时间
                        jedis.pexpire(lockKey, expireTime);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        //如果线程被中断，退出循环
                        break;
                    }
                }
            });
            //启动续租线程
            renewThread.start();
            //返回true
            return true;
        }
        //如果返回0，表示获取锁失败
        else {
            //返回false
            return false;
        }
    }

    //释放锁的方法
    public void unlock() {
        //使用lua脚本，原子性地删除key，只有当key的值和锁的值相等时，才会删除
        jedis.eval(delScript, 1, lockKey, lockValue);
        //中断续租线程
        renewThread.interrupt();
    }
}

进阶代码优缺点：

分析一下这个代码的优缺点。这个代码的优点是比之前的代码更健壮，解决了以下几个问题：

• 使用lua脚本可以保证设置key和过期时间的原子性，避免了客户端崩溃或者网络中断导致的死锁。
• 使用唯一的随机值可以标识锁的持有者，避免了误删其他客户端设置的key的情况。
• 使用续租机制可以延长锁的过期时间，避免了锁被其他客户端抢占的情况。
• 使用lua脚本可以保证删除key的原子性，避免了客户端崩溃或者网络中断导致的锁未释放的情况。

这个代码的缺点是还是有一些问题，如：

• 如果续租线程出现异常或者延迟，那么锁可能会过期，导致锁的安全性被破坏。
• 如果锁的过期时间太长，那么可能会导致客户端在获取锁失败的情况下，等待的时间过长，导致性能下降。
• 如果锁的过期时间太短，那么可能会导致续租线程频繁地延长锁的过期时间，导致网络开销增加。
• 如果redis服务器出现故障或者主从切换，那么锁的状态可能会丢失，导致锁的一致性被破坏。

为了解决这些问题，可以使用一些更复杂的逻辑，如使用watchdog机制来监控续租线程的状态，使用自旋锁或者阻塞锁来优化锁的等待策略，使用集群或者哨兵模式来提高redis的可用性等。或者可以使用redisson框架，它已经实现了这些逻辑，而且提供了更多的分布式锁的功能和选项。
但是进阶版代码已经能cover大部分的场景，没有技术能实现万无一失，只是在出现问题的时候进行有效的补救，代价在承受范围内就行。也没有什么技术是永恒最好的，抛开业务谈方案就像空中楼阁。
最后，再一次感谢大家的阅读！