Redisson分布式鎖

之前的基于注解的鎖有一種鎖是基本redis的分布式鎖，鎖的實現(xiàn)我是基于redisson組件提供的RLock，這篇來看看redisson是如何實現(xiàn)鎖的。

不同版本實現(xiàn)鎖的機制并不相同

引用的redisson最近發(fā)布的版本3.2.3，不同的版本可能實現(xiàn)鎖的機制并不相同，早期版本好像是采用簡單的setnx，getset等常規(guī)命令來配置完成，而后期由于redis支持了腳本Lua變更了實現(xiàn)原理。

<dependency><groupId>org.redisson</groupId><artifactId>redisson</artifactId><version>3.2.3</version></dependency>

setnx需要配合getset以及事務(wù)來完成，這樣才能比較好的避免死鎖問題，而新版本由于支持lua腳本，可以避免使用事務(wù)以及操作多個redis命令，語義表達(dá)更加清晰一些。

RLock接口的特點

繼承標(biāo)準(zhǔn)接口Lock

擁有標(biāo)準(zhǔn)鎖接口的所有特性，比如lock,unlock,trylock等等。

擴展標(biāo)準(zhǔn)接口Lock

展了很多方法，常用的主要有：強制鎖釋放，帶有效期的鎖,還有一組異步的方法。其中前面兩個方法主要是解決標(biāo)準(zhǔn)lock可能造成的死鎖問題。比如某個線程獲取到鎖之后，線程所在機器死機，此時獲取了鎖的線程無法正常釋放鎖導(dǎo)致其余的等待鎖的線程一直等待下去。

可重入機制

各版本實現(xiàn)有差異，可重入主要考慮的是性能，同一線程在未釋放鎖時如果再次申請鎖資源不需要走申請流程，只需要將已經(jīng)獲取的鎖繼續(xù)返回并且記錄上已經(jīng)重入的次數(shù)即可，與jdk里面的ReentrantLock功能類似。重入次數(shù)靠hincrby命令來配合使用，詳細(xì)的參數(shù)下面的代碼。

怎么判斷是同一線程？

redisson的方案是，RedissonLock實例的一個guid再加當(dāng)前線程的id,通過getLockName返回

public class RedissonLock extends RedissonExpirable implements RLock { final UUID id; protected RedissonLock(CommandExecutor commandExecutor, String name, UUID id) { super(commandExecutor, name); this.internalLockLeaseTime = TimeUnit.SECONDS.toMillis(30L); this.commandExecutor = commandExecutor; this.id = id; } String getLockName(long threadId) { return this.id + ':' + threadId; }

RLock獲取鎖的兩種場景

這里拿tryLock的源碼來看：tryAcquire方法是申請鎖并返回鎖有效期還剩余的時間，如果為空說明鎖未被其它線程申請直接獲取并返回，如果獲取到時間，則進(jìn)入等待競爭邏輯。

public boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException { long time = unit.toMillis(waitTime); long current = System.currentTimeMillis(); final long threadId = Thread.currentThread().getId(); Long ttl = this.tryAcquire(leaseTime, unit); if(ttl == null) { //直接獲取到鎖 return true; } else { //有競爭的后續(xù)看 } }

無競爭，直接獲取鎖

先看下首先獲取鎖并釋放鎖背后的redis都在做什么，可以利用redis的monitor來在后臺監(jiān)控redis的執(zhí)行情況。當(dāng)我們在方法了增加@RequestLockable之后，其實就是調(diào)用lock以及unlock，下面是redis命令：

加鎖

由于高版本的redis支持lua腳本，所以redisson也對其進(jìn)行了支持，采用了腳本模式，不熟悉lua腳本的可以去查找下。執(zhí)行l(wèi)ua命令的邏輯如下：

<T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) { this.internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime); return this.commandExecutor.evalWriteAsync(this.getName(), LongCodec.INSTANCE, command, 'if (redis.call(’exists’, KEYS[1]) == 0) then redis.call(’hset’, KEYS[1], ARGV[2], 1); redis.call(’pexpire’, KEYS[1], ARGV[1]); return nil; end; if (redis.call(’hexists’, KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then redis.call(’hincrby’, KEYS[1], ARGV[2], 1); redis.call(’pexpire’, KEYS[1], ARGV[1]); return nil; end; return redis.call(’pttl’, KEYS[1]);', Collections.singletonList(this.getName()), new Object[]{Long.valueOf(this.internalLockLeaseTime), this.getLockName(threadId)}); }

加鎖的流程：

判斷l(xiāng)ock鍵是否存在，不存在直接調(diào)用hset存儲當(dāng)前線程信息并且設(shè)置過期時間,返回nil，告訴客戶端直接獲取到鎖。 判斷l(xiāng)ock鍵是否存在，存在則將重入次數(shù)加1，并重新設(shè)置過期時間，返回nil，告訴客戶端直接獲取到鎖。 被其它線程已經(jīng)鎖定，返回鎖有效期的剩余時間，告訴客戶端需要等待。

'EVAL' 'if (redis.call(’exists’, KEYS[1]) == 0) then redis.call(’hset’, KEYS[1], ARGV[2], 1); redis.call(’pexpire’, KEYS[1], ARGV[1]); return nil; end; if (redis.call(’hexists’, KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then redis.call(’hincrby’, KEYS[1], ARGV[2], 1); redis.call(’pexpire’, KEYS[1], ARGV[1]); return nil; end; return redis.call(’pttl’, KEYS[1]);' '1' 'lock.com.csp.product.api.service.ProductAppService.searchProductByPage#0' '1000' '346e1eb8-5bfd-4d49-9870-042df402f248:21'

上面的lua腳本會轉(zhuǎn)換成真正的redis命令，下面的是經(jīng)過lua腳本運算之后實際執(zhí)行的redis命令。

1486642677.053488 [0 lua] 'exists' 'lock.com.csp.product.api.service.ProductAppService.searchProductByPage#0'1486642677.053515 [0 lua] 'hset' 'lock.com.csp.product.api.service.ProductAppService.searchProductByPage#0' '346e1eb8-5bfd-4d49-9870-042df402f248:21' '1'1486642677.053540 [0 lua] 'pexpire' 'lock.com.csp.product.api.service.ProductAppService.searchProductByPage#0' '1000'

解鎖

解鎖的流程看起來復(fù)雜些：

如果lock鍵不存在，發(fā)消息說鎖已經(jīng)可用 如果鎖不是被當(dāng)前線程鎖定，則返回nil 由于支持可重入，在解鎖時將重入次數(shù)需要減1 如果計算后的重入次數(shù)>0，則重新設(shè)置過期時間 如果計算后的重入次數(shù)<=0，則發(fā)消息說鎖已經(jīng)可用

'EVAL' 'if (redis.call(’exists’, KEYS[1]) == 0) then redis.call(’publish’, KEYS[2], ARGV[1]); return 1; end;if (redis.call(’hexists’, KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then return nil;end; local counter = redis.call(’hincrby’, KEYS[1], ARGV[3], -1); if (counter > 0) then redis.call(’pexpire’, KEYS[1], ARGV[2]); return 0; else redis.call(’del’, KEYS[1]); redis.call(’publish’, KEYS[2], ARGV[1]); return 1; end; return nil;''2' 'lock.com.csp.product.api.service.ProductAppService.searchProductByPage#0' 'redisson_lock__channel:{lock.com.csp.product.api.service.ProductAppService.searchProductByPage#0}' '0' '1000' '346e1eb8-5bfd-4d49-9870-042df402f248:21'

無競爭情況下解鎖redis命令：主要是發(fā)送一個解鎖的消息，以此喚醒等待隊列中的線程重新競爭鎖。

1486642678.493691 [0 lua] 'exists' 'lock.com.csp.product.api.service.ProductAppService.searchProductByPage#0'1486642678.493712 [0 lua] 'publish' 'redisson_lock__channel:{lock.com.csp.product.api.service.ProductAppService.searchProductByPage#0}' '0'

有競爭，等待

有競爭的情況在redis端的lua腳本是相同的，只是不同的條件執(zhí)行不同的redis命令，復(fù)雜的在redisson的源碼上。當(dāng)通過tryAcquire發(fā)現(xiàn)鎖被其它線程申請時，需要進(jìn)入等待競爭邏輯中。

this.await返回false，說明等待時間已經(jīng)超出獲取鎖最大等待時間，取消訂閱并返回獲取鎖失敗 this.await返回true，進(jìn)入循環(huán)嘗試獲取鎖。

public boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException { long time = unit.toMillis(waitTime); long current = System.currentTimeMillis(); final long threadId = Thread.currentThread().getId(); Long ttl = this.tryAcquire(leaseTime, unit); if(ttl == null) { return true; } else { //重點是這段 time -= System.currentTimeMillis() - current; if(time <= 0L) {return false; } else {current = System.currentTimeMillis();final RFuture subscribeFuture = this.subscribe(threadId);if(!this.await(subscribeFuture, time, TimeUnit.MILLISECONDS)) { if(!subscribeFuture.cancel(false)) { subscribeFuture.addListener(new FutureListener() { public void operationComplete(Future<RedissonLockEntry> future) throws Exception {if(subscribeFuture.isSuccess()) { RedissonLock.this.unsubscribe(subscribeFuture, threadId);} } }); } return false;} else { boolean var16; try { time -= System.currentTimeMillis() - current; if(time <= 0L) { boolean currentTime1 = false; return currentTime1; } do { long currentTime = System.currentTimeMillis(); ttl = this.tryAcquire(leaseTime, unit); if(ttl == null) {var16 = true;return var16; } time -= System.currentTimeMillis() - currentTime; if(time <= 0L) {var16 = false;return var16; } currentTime = System.currentTimeMillis(); if(ttl.longValue() >= 0L && ttl.longValue() < time) {this.getEntry(threadId).getLatch().tryAcquire(ttl.longValue(), TimeUnit.MILLISECONDS); } else {this.getEntry(threadId).getLatch().tryAcquire(time, TimeUnit.MILLISECONDS); } time -= System.currentTimeMillis() - currentTime; } while(time > 0L); var16 = false; } finally { this.unsubscribe(subscribeFuture, threadId); } return var16;} } } }

循環(huán)嘗試一般有如下幾種方法：

while循環(huán)，一次接著一次的嘗試，這個方法的缺點是會造成大量無效的鎖申請。 Thread.sleep，在上面的while方案中增加睡眠時間以降低鎖申請次數(shù)，缺點是這個睡眠的時間設(shè)置比較難控制。 基于信息量，當(dāng)鎖被其它資源占用時，當(dāng)前線程訂閱鎖的釋放事件，一旦鎖釋放會發(fā)消息通知待等待的鎖進(jìn)行競爭，有效的解決了無效的鎖申請情況。核心邏輯是this.getEntry(threadId).getLatch().tryAcquire，this.getEntry(threadId).getLatch()返回的是一個信號量，有興趣可以再研究研究。

redisson依賴

由于redisson不光是針對鎖，提供了很多客戶端操作redis的方法，所以會依賴一些其它的框架，比如netty，如果只是簡單的使用鎖也可以自己去實現(xiàn)。以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持好吧啦網(wǎng)。