序言
今天一起学习下分布式锁，分布式锁常见于集群环境下，用于做一些单机锁无法解决的问题，比如扣减库存的场景，如果扣减库存的业务机器是多台部署的就会出现超卖现象(JAVA中常见的lock和Synchronized都属于单机锁)，此时就需要引入分布式锁了。
分布式锁的实现有很多种，最为常见的是通过redis实现和zookeeper实现，今天我们通过redis来实现一下分布式锁吧。
分布式锁
redis分布式锁相关视频讲解：学习视频
redis实现分布式锁，那么我们不妨思考如何用redis实现呢，条件为：这个操作是互斥的，redis中正好有一条指令可以实现互斥的效果即setnx(k)指令，这条指令的意思就是如果指定的k不存在则执行成功，如果redis中已存在指定的k，则返回false，通过它可以完美实现多台机器间的互斥了(eg:现有5台机器，第一台机器执行了setnx("lock")后，其他机器执行setnx("lock")都是失败的，直到第一台机器将这个key给释放删除掉)。
代码演示
简单模拟一个创建订单扣减库存的场景
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
private final String LOCKKEY="DistributedLock";
@PostMapping("/createOrder")
public String createOrder(String goodsId){
//尝试创建锁
Boolean flag = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(LOCKKEY, "value");
if (flag){
if (!StringUtils.isEmpty(goodsId)){
Integer stock = (Integer)redisTemplate.opsForValue().get(goodsId);
if (stock>0){
stock--;
redisTemplate.opsForValue().set(goodsId,stock);
//......创建订单
//释放锁
redisTemplate.delete(LOCKKEY);
return "创建订单成功";
}else {
redisTemplate.delete(goodsId);
//释放锁
redisTemplate.delete(LOCKKEY);
return "库存不足";
}
}else {
//释放锁
redisTemplate.delete(LOCKKEY);
return "库存不足";
}
}else {
//对于没有获取到锁的用户，给它返回一个提示信息，让他重试即可
return "系统繁忙，请稍后重试";
}
}现在我们实现了一个最为简单的分布式锁版本，但是其中还是存在着不少问题，下面我们一步步的将这些问题解决，并对其进行优化。
解决问题
问题一：程序异常导致的锁未释放
问题描述：很有可能出现在业务执行过程中出现了异常情况，导致没有执行到锁释放的代码，针对于这种情况我们需对代码进行完善，代码如下：
@SuppressWarnings("all")
@Controller
public class Lock {
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
private final String LOCKKEY="DistributedLock";
@PostMapping("/createOrder")
public String createOrder(String goodsId){
//尝试创建锁
Boolean flag = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(LOCKKEY, "value");
if (flag){
try {
if (!StringUtils.isEmpty(goodsId)){
Integer stock = (Integer)redisTemplate.opsForValue().get(goodsId);
if (stock>0){
stock--;
redisTemplate.opsForValue().set(goodsId,stock);
//......创建订单
return "创建订单成功";
}else {
redisTemplate.delete(goodsId);
return "库存不足";
}
}else {
return "库存不足";
}
}finally {
//释放锁,防止出现异常导致的锁无法释放场景
redisTemplate.delete(LOCKKEY);
}
}else {
//对于没有获取到锁的用户，给它返回一个提示信息，让他重试即可
return "系统繁忙，请稍后重试";
}
}
}
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问题二：宕机导致的锁无法释放
当成功添加锁后，出现了服务器宕机，锁此时就无法释放了，因此我们需要为锁添加过期时间，这样即使宕机了锁最终也是会被释放掉的。
- 注意的点：添加锁过期时间这步操作必须得和添加锁成原子性操作，否则也出现添加完锁，正要添加过期时间时，服务器宕机情况。
正好redisTemplate中支持这种原子性操作，示例如下：
Boolean flag = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(LOCKKEY, "value",20L, TimeUnit.SECONDS);问题三：A线程释放B线程的锁
这种情况也是可能发生的，当A线程添加好锁之后，由于某些原因业务代码一直没有执行完，此时锁自动释放了，B线程成功获取到锁，在B线程执行完毕之前，A线程执行到了finally代码块，直接将B线程的锁给释放掉了。
- 解决方法：我们可以为每个线程都随机生成不同的value，在释放前比较一下value是否相同即可
@PostMapping("/createOrder")
public String createOrder(String goodsId){
//生成value
String value = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
//尝试创建锁,并设置过期时间
Boolean flag = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(LOCKKEY, value,20L, TimeUnit.SECONDS);
if (flag){
try {
if (!StringUtils.isEmpty(goodsId)){
Integer stock = (Integer)redisTemplate.opsForValue().get(goodsId);
if (stock>0){
stock--;
redisTemplate.opsForValue().set(goodsId,stock);
//......创建订单
return "创建订单成功";
}else {
redisTemplate.delete(goodsId);
return "库存不足";
}
}else {
return "库存不足";
}
}finally {
//释放锁,防止出现异常导致的锁无法释放场景
Object o = redisTemplate.opsForValue().get(LOCKKEY);
if (o!=null){
String redisValue=(String)o;
//当且仅当redis中的value和当前线程value相同时，释放锁
if (value.equals(redisValue)){
redisTemplate.delete(LOCKKEY);
}
}
}
}else {
//对于没有获取到锁的用户，给它返回一个提示信息，让他重试即可
return "系统繁忙，请稍后重试";
}
}问题四：释放锁的操作不是原子性
我们可以看到刚才的代码中，释放锁操作不是原子性的，它是先查询再删除的操作，这其中也会出现问题，即A线程查询并获取到锁的value，此时value也和A线程的value完全相同，正要准备释放锁的时候，锁自动过期了，B线程加锁成功，A又一次释放掉了B的锁。
解决方式：
- 第一种方式：通过lua脚本来让释放锁的操作变成原子性的.
//释放锁,防止出现异常导致的锁无法释放场景
//lua脚本保证原子性
String script="if redis.call(‘get’,KEYS[1]) == ARGV[1]" +
"then" +
" return redis.call(‘del’,KEYS[1])" +
"else" +
" return 0" +
"end";
Object eval = jedis.eval(script, Collections.singletonList(LOCKKEY),
Collections.singletonList(value));
if ("0".equals(eval.toString())){
System.out.println("删除失败");
}else {
System.out.println("删除锁成功");
}
jedis.close();- 第二种方式：引入redis中的事务，其中有一个watch命令，它可以监听一个key，开启事务，如果被监听的key被其他线程进行了操作，那么提交是不成功的，因为我们对这个key进行了watch操作
//释放锁,防止出现异常导致的锁无法释放场景
//开启手动提交事务
redisTemplate.setEnableTransactionSupport(true);
//监听锁
redisTemplate.watch(LOCKKEY);
//开启事务
redisTemplate.multi();
if (value.equals(redisTemplate.opsForValue().get(LOCKKEY))){
redisTemplate.delete(LOCKKEY);
}
//提交事务（如果在监听到现在提交这段时间，锁被其他线程占用，那么删除锁操作不会执行，否则删除锁成功）
redisTemplate.exec();
//取消监听
redisTemplate.unwatch();问题五：锁自动失效及主从架构下的问题
- 锁自动失效问题
可以回顾刚才的问题三和问题四，归根结底的原因就是因为锁自动过期，导致其他线程占用到锁。
锁自动过期无非就是因为锁的存活时间小于业务执行时间，如何解决呢？其实我们可以再启动一个线程让它定时为锁增加存活时间，当删除锁时一并将该线程停止了。
- 主从架构下的问题
这个问题主要体现在，假设有主从两个库，向主库添加锁成功，数据还没来得及同步给从库，此时主库宕机了，从库成了新的主库，一个线程来了向新主库中添加锁，添加成功了，此时其实就出现了两个线程同时添加锁成功的问题了，怎么解决呢？可以设置从库的延时重启，当锁过期后再让从库成为新的主库。
总结
可以看出通过redis实现分布式锁，有很多需要注意的地方，还有一些注意的点我也没写全，所以说想要自己动手实现一个分布式锁还是十分有难度的，那么我们其实可以用市面上已经封装好的分布式锁就可以了，比如很有名的Redission框架，它就帮我们实现了redis分布式锁，使用方法也很简单，直接getlock，然后lock，unlock就可以了。