Redis - Redis 实现分布式锁 - 《技术笔记》

单机版实现
分布式实现
参考资料

单机版实现

实现单实例的 Redis 分布式锁的具体算法如下：

获取锁的过程：使用 SET key value NX PX milliseconds 命令，尝试在 Redis 中设置一个唯一的随机值。若设值成功则表示获取锁成功，若设值失败则表示获取锁失败；
释放锁的过程：当且仅当 key 存在且 key 对应的 value 值和获取锁时设置的值相等时，删除 key，表示释放锁成功，否则表示释放锁失败。这段逻辑的代码需要使用 Lua 脚本执行。

在这个实现算法中，有几点需要注意：

获取锁时，需要设置一个 key 的过期时间，这是为了避免在客户端崩溃时造成死锁的状况；
获取锁时，需要设置一个唯一的随机值，并且需要在释放锁时被比对，这是为了避免释放由其它客户端创建的锁；
为了避免产生竞态条件，获取锁和释放锁都需要有原子性的保障。所以在设置锁时需要使用 SET key value NX PX milliseconds 命令，而不是先 SET key value NX 再 EXPIRE key seconds，而且释放锁时也需要使用 Lua 脚本。

关键实现步骤如下：

public class DistributedRedisLock implements Lock {
    private final JedisPool jedisPool;
    private final String lockKey;
    private final String randomString;
    private final long millisecondsToExpire;
    public DistributedRedisLock(JedisPool jedisPool, String key, TimeUnit unit, long duration) {
        this.jedisPool = jedisPool; // 使用 JedisPool 获取线程安全的 Redis 连接
        this.lockKey = key;
        this.randomString = UUID.randomUUID().toString();
        this.millisecondsToExpire = unit.toMillis(duration);
    }
    @Override
    public void lock() {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            while (true) {
                String result = jedis.set(lockKey, randomString, SetParams.setParams().px(millisecondsToExpire).nx());
                if (result != null) {
                    break;
                } else {
                    try {
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // ignore
                    }
                }
            }
        }
    }
    @Override
    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                String result = jedis.set(lockKey, randomString, SetParams.setParams().px(millisecondsToExpire).nx());
                if (result != null) {
                    break;
                } else {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                }
            }
        }
    }
    @Override
    public boolean tryLock() {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            String result = jedis.set(lockKey, randomString, SetParams.setParams().px(millisecondsToExpire).nx());
            return result != null;
        }
    }
    @Override
    public boolean tryLock(long time, @Nonnull TimeUnit unit) throws InterruptedException {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            long startTime = System.nanoTime();
            long expireTime = startTime + unit.toNanos(time);
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                String result = jedis.set(lockKey, randomString, SetParams.setParams().px(millisecondsToExpire).nx());
                if (result != null) {
                    return true;
                } else if (System.nanoTime() >= expireTime) {
                    return false;
                } else {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);
                }
            }
            return false;
        }
    }
    @Override
    public void unlock() {
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            final String script = "if redis.call(\"get\",KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call(\"del\",KEYS[1]) else return 0 end";
            jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(randomString));
        }
    }
    @Override
    public Condition newCondition() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
}

分布式实现

在使用单实例的 Redis 分布式锁的情况下，如果唯一的 Redis 实例挂了，那么分布式锁功能则完全失效了。为此 Redis 社区提出了一种多实例 Redis 的分布式锁算法——Redlock。

Redlock 的大致思路是假设存在 2n+1 台 Redis 实例，当应用获取锁时，需在限定的超时时间内向这些 Redis 实例批量地设置相同的 key 和 value，如果某台 Redis 实例在超时时间内没有设值成功，则应该尽快跳过这台实例。最终，如果在 >n 台实例上设值成功，则表示获取锁成功，否则表示获取锁失败，并且需要删除所有 Redis 实例上的 key。当应用释放锁时，只是简单地向所有 Redis 实例发送释放锁的命令。

参考资料

Distributed locks with Redis