分布式环境下利用Redis实现分布式锁

在某些高并发的业务场景下，例如秒杀、选课等系统，为了避免出现商品超卖、选课人数超出课程规定人数的问题发生，读写数据库时需要进行加锁操作，保证某时刻已有一个用户在操作。在Java单机应用中，直接使用synchronized关键字没有任何毛病，但在分布式系统中就不行了，这时就需要引入分布式锁来解决问题。分布式锁可以用Zookeeper或Redis来实现，本文重点讲解使用Redis实现分布式锁。

在Redis中有一个SETNX命令，如果key在Redis中存在，返回0，否则返回1，执行成功。下面是一种错误的实现分布式锁的思路，最后我会写一个正确的实现分布式锁的代码，请大家参考

错误的分布式锁思路

假如客户1需要加锁时执行SETNX("key","value")返回1加锁成功，其余客户执行SETNX返回0没有获取锁，加锁失败会一直监听key并循环执行SETNX("key","value")，直到返回1。当客户1需要释放锁时需要执行DEL("key")释放锁。但这里有一个问题，如果客户1所在的进程挂掉后，key永远不会被删除，其余客户执行SETNX("key" ,"value")永远返回0，产生死锁，这样的分布式锁思路是错误的。

正确的思路

如果客户进程获得锁后，设置一个超时移除的动作，如expire命令，客户进程挂掉后超时锁自动释放，其他客户任然可以获得锁。下面我用多线程来模拟高并发下的分布式锁的获取、释放。

客户端获得锁：

将k v通过SETNX命令存入Redis，如果返回1则表明Redis没有这条数据，操作成功获得锁，如果返回0则表明Redis中有这条数据，其他客户端占有锁，获得锁失败，进入等待状态。

RedisThread.java

/**
	 * 获得锁
	 */
	public boolean getLock(){
		Jedis jedis = pool.getResource();
		Long ret = jedis.setnx("k", "v");
		//ret==1，获得锁
		if(ret == 1){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":lock");
			//如果某个客户端挂掉没有执行del操作,则设置超时时间释放锁，否则会死锁。
			jedis.expire("k",10);
			jedis.close();
			return true;
		}
		//没有获得锁
		jedis.close();
		return false;
	}

模拟一个客户端

如果getLock()方法返回true，则表明获得锁，执行后面的业务逻辑，最后通过DEL(k)命令释放锁。

如果getLock()方法返回false，循环持续监听（当然也可以通过Thread.sleep()控制监听频率），直到获得锁后执行业务逻辑最后释放锁。

RedisThread.java

/**
	 * 模拟客户端
	 * @throws Exception
	 */
	public void client() throws Exception{
		boolean b = getLock();
		//如果没有获得锁，持续监听
		while(!b){
			b = getLock();
		}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行业务开始");
		Long startTime = System.currentTimeMillis();
		Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行业务结束，共用时"+(System.currentTimeMillis()-startTime)+"ms");
		Jedis jedis = pool.getResource();
		jedis.del("k");	//unlock
		jedis.close();
	}

开启多个线程模拟高并发

RedisThread.java

@Override
	public void run() {
		try {
			//调用客户端
			client();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}		
	}

RedisLock.java 测试

开启50个线程模拟50个客户（50个服务组成的集群）

public class RedisLock {
	public static void main(String[] args) {
		JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
		config.setMaxIdle(50);
		config.setMaxTotal(50);
		JedisPool pool = new JedisPool(config, "192.168.1.104", IpService.REDIS_PORT);
		
		Thread[] t = new Thread[50];
		for(int i = 0;i<t.length;i++){
			t[i] = new Thread(new RedisThread(pool));
		}
		for(int i = 0;i<t.length;i++){
			t[i].start();
		}
	}
}

输出结果如下：

lock-->业务开始-->业务结束-->unlock--lock-->.......

Thread-52:lock
Thread-52执行业务开始
Thread-52执行业务结束，共用时802ms
Thread-52unlock
Thread-13:lock
Thread-13执行业务开始
Thread-13执行业务结束，共用时65ms
Thread-13unlock
Thread-45:lock
Thread-45执行业务开始
Thread-45执行业务结束，共用时773ms
Thread-45unlock
Thread-4:lock
Thread-4执行业务开始
Thread-4执行业务结束，共用时860ms
Thread-4unlock
Thread-33:lock
Thread-33执行业务开始
Thread-33执行业务结束，共用时127ms
Thread-33unlock
Thread-20:lock
Thread-20执行业务开始
Thread-20执行业务结束，共用时510ms
Thread-20unlock
Thread-40:lock
Thread-40执行业务开始
Thread-40执行业务结束，共用时450ms
Thread-40unlock