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Java中怎么使用Redis实现分布式锁

今天就跟大家聊聊有关Java中怎么使用redis 实现分布式锁，可能很多人都不太了解，为了让大家更加了解，小编给大家总结了以下内容，希望大家根据这篇文章可以有所收获。

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  1. 支持立即获取锁方式，如果获取到返回true，获取不到则返回false；

  2. 支持等待获取锁方式，如果获取到，直接返回true，获取不到在等待一小段时间，在这一小段时间内反复尝试，如果尝试成功，则返回true，等待时间过后还获取不到则返回false；

  3. 不能产生死锁的情况；

  4. 不能释放非自己加的锁；

下面我们用实例来演示在 Java 中利用 redis 实现分布式锁服务

加锁

通过 redis 来实现分布式锁的加锁逻辑如下所示：

Java中怎么使用Redis 实现分布式锁

redis 分布式锁上锁实现逻辑

根据这个逻辑，实现上锁的核心代码如下所示：

jedis.select(dbIndex);
String key = KEY_PRE + key;
String value = fetchLockValue();
if(jedis.exists(key)){
  jedis.set(key,value);
  jedis.expire(key,lockExpirseTime);
  return value;
}

表面上看这段代码好像没有什么问题，实际上并不能在分布式环境中正确的实现加锁的操作。要能够正确的实现加锁操作，“判断 key 是否存在”、“保存 key-value”、“设置 key 的过期时间”这三步操作必须是原子操作。如果不是原子操作，那么可能会出现下面两种情况：

  1. 在“判断 key 是否存在”得出 key 不存在的结果步骤后，“保存 key-value”步骤前，另一个客户端执行同样的逻辑，并且执行到了“判断 key 是否存在”步骤，同样得出了 key 不存在的结果。这样回导致多个客户端获得了同一把锁；

  2. 在客户端执行完“保存 key-value”步骤后，需要设置一个 key 的过期时间，防止客户端因为代码质量未解锁，在或者进程崩溃未解锁导致的死锁情况。在“保存 key-value”步骤之后，“设置 key 的过期时间”步骤之前，可能进程崩溃，导致“设置 key 的过期时间”步骤失败；

redis 在2.6.12版本之后，对 set 命令进行了扩充，能够规避上面的两个问题。新版的 redis set 命令的参数如下

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

新版的 set 命令增加了 EX 、 PX 、 NX|XX 参数选项。他们的含义如下

EX seconds – 设置键 key 的过期时间，单位时秒
PX milliseconds – 设置键 key 的过期时间，单位时毫秒
NX – 只有键 key 不存在的时候才会设置 key 的值
XX – 只有键 key 存在的时候才会设置 key 的值

这样，原来的三步操作就可以在一个 set 的原子操作里面来完成，规避了上面我们提到的两个问题。新版的 redis 加锁核心代码修改如下所示：

jedis = redisConnection.getJedis();
jedis.select(dbIndex);
String key = KEY_PRE + key;
String value = fetchLockValue();
if ("OK".equals(jedis.set(key, value, "NX", "EX", lockExpirseTime))) {
    return value;
}

解锁

解锁的基本流程如下：

redis 分布式锁解锁实现逻辑

根据这个逻辑，在 Java 中解锁的核心代码如下所示：

jedis.select(dbIndex);
String key = KEY_PRE + key;
if(jedis.exists(key) && value.equals(jedis.get(key))){
    jedis.del(key);
    return true;
}
return false;

和加锁的时候一样，key 是否存在、判断是否自己持有锁、删除 key-value 这三步操作需要是原子操作，否则当一个客户端执行完“判断是否自己持有锁”步骤后，得出自己持有锁的结论，此时锁的过期时间到了，自动被 redis 释放了，同时另一个客户端又基于这个 key 加锁成功，如果第一个客户端还继续执行删除 key-value的操作，就将不属于自己的锁给释放了。这显然是不运行的。在这里我们利用 redis 执行 Lua 脚本的能力来解决原子操作的问题。修改后的解锁核心代码如下所示：

jedis.select(dbIndex);
String key = KEY_PRE + key;
String command = "if redis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1] then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";
if (1L.equals(jedis.eval(command, Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(value)))) {
    return true;
}

另外，判断是否自己持有锁的机制是用加锁的时候的 key-value 来判断当前的 key 的值是否等于自己持有锁时获得的值。所以加锁的时候的 value 必须是一个全局唯一的字符串。

完整的代码如下所示

package com.x9710.common.redis.impl;

import com.x9710.common.redis.LockService;
import com.x9710.common.redis.RedisConnection;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Collections;
import java.util.Date;
import java.util.UUID;

/**
 * 分布式锁 redis 实现
 *
 * @author 杨高超
 * @since 2017-12-14
 */
public class LockServiceRedisImpl implements LockService {

private static Log log = LogFactory.getLog(LockServiceRedisImpl.class);

private static String SET_SUCCESS = "OK";

private static String KEY_PRE = "REDIS_LOCK_";

private DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyyMMddHHmmssSSS");

private RedisConnection redisConnection;

private Integer dbIndex;

private Integer lockExpirseTime;

private Integer tryExpirseTime;

public void setRedisConnection(RedisConnection redisConnection) {
    this.redisConnection = redisConnection;
}

public void setDbIndex(Integer dbIndex) {
    this.dbIndex = dbIndex;
}

public void setLockExpirseTime(Integer lockExpirseTime) {
    this.lockExpirseTime = lockExpirseTime;
}

public void setTryExpirseTime(Integer tryExpirseTime) {
    this.tryExpirseTime = tryExpirseTime;
}

public String lock(String key) {
    Jedis jedis = null;
    try {
        jedis = redisConnection.getJedis();
        jedis.select(dbIndex);
        key = KEY_PRE + key;
        String value = fetchLockValue();
        if (SET_SUCCESS.equals(jedis.set(key, value, "NX", "EX", lockExpirseTime))) {
            log.debug("Reids Lock key : " + key + ",value : " + value);
            return value;
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }
    return null;
}

public String tryLock(String key) {

    Jedis jedis = null;
    try {
        jedis = redisConnection.getJedis();
        jedis.select(dbIndex);
        key = KEY_PRE + key;
        String value = fetchLockValue();
        Long firstTryTime = new Date().getTime();
        do {
            if (SET_SUCCESS.equals(jedis.set(key, value, "NX", "EX", lockExpirseTime))) {
                log.debug("Reids Lock key : " + key + ",value : " + value);
                return value;
            }
            log.info("Redis lock failure,waiting try next");
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } while ((new Date().getTime() - tryExpirseTime * 1000) < firstTryTime);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }
    return null;
}

public boolean unLock(String key, String value) {
    Long RELEASE_SUCCESS = 1L;
    Jedis jedis = null;
    try {
        jedis = redisConnection.getJedis();
        jedis.select(dbIndex);
        key = KEY_PRE + key;
        String command = "if redis.call('get',KEYS[1])==ARGV[1] then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";
        if (RELEASE_SUCCESS.equals(jedis.eval(command, Collections.singletonList(key), Collections.singletonList(value)))) {
            return true;
        }
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }
    return false;
}

/**
 * 生成加锁的唯一字符串
 *
 * @return 唯一字符串
 */
private String fetchLockValue() {
    return UUID.randomUUID().toString() + "_" + df.format(new Date());
}
}

测试代码

package com.x9710.common.redis.test;

import com.x9710.common.redis.RedisConnection;
import com.x9710.common.redis.impl.LockServiceRedisImpl;

public class RedisLockTest {

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 9; i++) {
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                RedisConnection redisConnection = RedisConnectionUtil.create();
                LockServiceRedisImpl lockServiceRedis = new LockServiceRedisImpl();
                lockServiceRedis.setRedisConnection(redisConnection);
                lockServiceRedis.setDbIndex(15);
                lockServiceRedis.setLockExpirseTime(20);
                String key = "20171228";
                String value = lockServiceRedis.lock(key);
                try {
                    if (value != null) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock key = " + key + " success! ");
                        Thread.sleep(25 * 1000);
                    }else{
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " lock key = " + key + " failure! ");
                    }
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    if (value == null) {
                        value = "";
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " unlock key = " + key + " " + lockServiceRedis.unLock(key, value));

                }
            }
        }).start();
    }
}
}

测试结果

Thread-1 lock key = 20171228 failure! 
Thread-2 lock key = 20171228 failure! 
Thread-4 lock key = 20171228 failure! 
Thread-8 lock key = 20171228 failure! 
Thread-7 lock key = 20171228 failure! 
Thread-3 lock key = 20171228 failure! 
Thread-5 lock key = 20171228 failure! 
Thread-0 lock key = 20171228 failure! 
Thread-6 lock key = 20171228 success! 
Thread-1 unlock key = 20171228 false
Thread-2 unlock key = 20171228 false
Thread-4 unlock key = 20171228 false
Thread-8 unlock key = 20171228 false
Thread-3 unlock key = 20171228 false
Thread-5 unlock key = 20171228 false
Thread-0 unlock key = 20171228 false
Thread-7 unlock key = 20171228 false
Thread-6 unlock key = 20171228 true

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网站题目：Java中怎么使用Redis实现分布式锁
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