Redis避坑指南为什么要有分布式锁？

　　1、为什么要有分布式锁？
　　JUC提供的锁机制，可以保证在同一个JVM进程中同一时刻只有一个线程执行操作逻辑；
　　多服务多节点的情况下，就意味着有多个JVM进程，要做到这样，就需要有一个中间人；
　　分布式锁就是用来保证在同一时刻，仅有一个JVM进程中的一个线程在执行操作逻辑；
　　换句话说，JUC的锁和分布式锁都是一种保护系统资源的措施。尽可能将并发带来的不确定性转换为同步的确定性；2、分布式锁特性（五大特性非常重要）
　　特性1：互斥性。在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
　　特性2：不会发生死锁。即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他客户端能加锁。
　　特性3：解铃还须系铃人。加锁和解锁必须是同一个客户端（线程），客户端自己不能把别人加的锁给解了。
　　特性4：可重入性。同一个现线程已经获取到锁，可再次获取到锁。
　　特性5：具有容错性。只要大部分的分布式锁节点正常运行，客户端就可以加锁和解锁。21常见分布式锁的三种实现方式
　　1。数据库锁；2。基于ZooKeeper的分布式锁；3。基于Redis的分布式锁。22本文我们主要聊redis实现分布式锁：
　　一个setnx就行了？value没意义？还有人认为incr也可以？再加个超时时间就行了？3、分布式锁特性2之不会发生死锁
　　很多线程去上锁，谁锁成功谁就有权利执行操作逻辑，其他线程要么直接走抢锁失败的逻辑，要么自旋尝试抢锁；
　　比方说A线程竞争到了锁，开始执行操作逻辑（代码逻辑演示中，使用Jedis客户端为例）；publicstaticvoiddoSomething（）｛RedisLock是封装好的一个类RedisLockredisLocknewRedisLock（jedis）；创建jedis实例的代码省略，不是重点try｛redisLock。lock（）；上锁处理业务System。out。println（Thread。currentThread（）。getName（）线程处理业务逻辑中。。。）；Thread。sleep（2000）；System。out。println（Thread。currentThread（）。getName（）线程处理业务逻辑完毕）；redisLock。unlock（）；释放锁｝catch（Exceptione）｛e。printStackTrace（）；｝｝
　　正常情况下，A线程执行完操作逻辑后，应该将锁释放。如果说执行过程中抛出异常，程序不再继续走正常的释放锁流程，没有释放锁怎么办？所以我们想到：
　　释放锁的流程一定要在finally｛｝块中执行，当然，上锁的流程一定要在finally｛｝对应的try｛｝块中，否则finally｛｝就没用了，如下：publicstaticvoiddoSomething（）｛RedisLockredisLocknewRedisLock（jedis）；创建jedis实例的代码省略，不是重点try｛redisLock。lock（）；上锁，必须在try｛｝中处理业务System。out。println（Thread。currentThread（）。getName（）线程处理业务逻辑中。。。）；Thread。sleep（2000）；System。out。println（Thread。currentThread（）。getName（）线程处理业务逻辑完毕）；｝catch（Exceptione）｛e。printStackTrace（）；｝finally｛redisLock。unlock（）；在finally｛｝中释放锁｝｝
　　写法注意：redisLock。lock（）；上分布式锁，必须在try｛｝中。
　　在JAVA多线程中lock。lock（）；单机多线程加锁操作需要在try｛｝之前。31redisLock。unlock（）放在finally｛｝块中就行了吗？还需要设置超时时间
　　如果在执行try｛｝中逻辑的时候，程序出现了System。exit（0）；或者finally｛｝中执行异常，比方说连接不上redisserver了；或者还未执行到finally｛｝的时候，JVM进程挂掉了，服务宕机；这些情况都会导致没有成功释放锁，别的线程一直拿不到锁，怎么办？如果我的系统因为一个节点影响，别的节点也都无法正常提供服务了，那我的系统也太弱了。所以我们想到必须要将风险降低，可以给锁设置一个超时时间，比方说1秒，即便发生了上边的情况，那我的锁也会在1秒之后自动释放，其他线程就可以获取到锁，接班干活了；publicstaticfinalStringlockkeyzjtlock；publicvoidlock（）｛while（！tryLock（））｛try｛Thread。sleep（50）；在while中自旋，如果说读者想设置一些自旋次数，等待最大时长等自己去扩展，不是此处的重点｝catch（InterruptedExceptione）｛e。printStackTrace（）；｝｝System。out。println（线程：threadName，占锁成功！）；｝privatebooleantryLock（）｛SetParamssetParamsnewSetParams（）；setParams。ex（1）；超时时间1ssetParams。nx（）；nxStringresponsejedis。set（lockkey，，setParams）；转换为redis命令就是：setzjtkeyex1nxreturnOK。equals（response）；｝
　　注意，上锁的时候，设置key和设置超时时间这两个操作要是原子性的，要么都执行，要么都不执行。
　　Redis原生支持：http：redis。iocommandsset。htmlSETkeyvalue〔EXseconds〕〔PXmilliseconds〕〔NXXX〕
　　不要在代码里边分两次调用：setkvexiprektime32锁的超时时间该怎么计算？
　　刚才假设的超时时间1s是怎么计算的？这个时间该设多少合适呢？
　　锁中的业务逻辑的执行时间，一般是我们在测试环境进行多次测试，然后在压测环境多轮压测之后，比方说计算出平均的执行时间是200ms，锁的超时时间放大35倍，比如这里我们设置为1s，为啥要放大，因为如果锁的操作逻辑中有网络IO操作，线上的网络不会总一帆风顺，我们要给网络抖动留有缓冲时间。另外，如果你设置10s，果真发生了宕机，那意味着这10s中间，你的这个分布式锁的服务全部节点都是不可用的，这个和你的业务以及系统的可用性有挂钩，要衡量，要慎重（后边313会再详细聊）。那如果一个节点宕机之后可以通知redisserver释放锁吗？注意，我是宕机，不可控力，断电了兄弟，通知不了的。
　　回头一想，如果我是优雅停机呢，我不是kill9，也不是断电，这样似乎可以去做一些编码去释放锁，你可以参考下JVM的钩子、Dubbo的优雅停机、或者linux进程级通信技术来做这件事情。当然也可以手动停服务后，手动删除掉redis中的锁。4、分布式锁特性3：解铃还须系铃人
　　如果说A线程在执行操作逻辑的过程中，别的线程直接进行了释放锁的操作，是不是就出问题了？
　　什么？别的线程没有获得锁却直接执行了释放锁？？现在是A线程上的锁，那肯定只能A线程释放锁呀！别的线程释放锁算怎么回事？联想ReentrantLock中的isHeldByCurrentThread（）方法，所以我们想到，必须在锁上加个标记，只有上锁的线程A线程知道，相当于是一个密语，也就是说释放锁的时候，首先先把密语和锁上的标记进行匹配，如果匹配不上，就没有权利释放锁；privatebooleantryLock（）｛SetParamssetParamsnewSetParams（）；setParams。ex（1）；超时时间1ssetParams。nx（）；nxStringresponsejedis。set（lockkey，，setParams）；转换为redis命令就是：setzjtkeyex1nxreturnOK。equals（response）；｝别的线程直接调用释放锁操作，分布式锁崩溃！publicvoidunlock（）｛jedis。del（encode（lockkey））；System。out。println（线程：threadName释放锁成功！）；｝privatebyte〔〕encode（Stringparam）｛returnparam。getBytes（）；｝41这个密语value（约定）设置成什么呢？
　　很多同学说设置成一个UUID就行了，上锁之前，在该线程代码中生成一个UUID，将这个作为秘钥，存在锁键的value中，释放锁的时候，用这个进行校验，因为只有上锁的线程知道这个秘钥，别的线程是不知道的。这个可行吗，当然可行。StringreleaseLockluaifredis。call（get，KEYS〔1〕）ARGV〔1〕thenreturnredis。call（del，KEYS〔1〕）elsereturn0end；privatebooleantryLock（Stringuuid）｛SetParamssetParamsnewSetParams（）；setParams。ex（1）；超时时间1ssetParams。nx（）；nxStringresponsejedis。set（lockkey，uuid，setParams）；转换为redis命令就是：setzjtkeyex1nxreturnOK。equals（response）；｝publicvoidunlock（Stringuuid）｛Listbyte〔〕keysArrays。asList（encode（lockkey））；Listbyte〔〕argsArrays。asList（encode（uuid））；使用lua脚本，保证原子性longeval（Long）jedis。eval（encode（releaseLocklua），keys，args）；if（eval1）｛System。out。println（线程：threadName释放锁成功！）；｝else｛System。out。println（线程：threadName释放锁失败！该线程未持有锁！！！）；｝｝privatebyte〔〕encode（Stringparam）｛returnparam。getBytes（）；｝
　　为什么使用lua脚本？因为保证原子性
　　因为是两个操作，如果分两步那就是：getk进行秘钥value的比对delk比对成功后，删除k
　　如果第一步比对成功后，第二步还没来得及执行的时候，锁到期，然后紧接着别的线程获取到锁，里边的uuid已经变了，也就是说持有锁的线程已经不是该线程了，此时再执行第二步的删除锁操作，肯定是错误的了。5。分布式锁特性4之可重入性
　　作为一把锁，我们在使用synchronized、ReentrantLock的时候是不是有可重入性？
　　那咱们这把分布式锁该如何实现可重入呢？如果A线程的锁方法逻辑中调用了x（）方法，x（）方法中也需要获取这把锁，按照这个逻辑，x（）方法中的锁应该重入进去即可，那是不是需要将刚才生成的这个UUID秘钥传递给x（）方法？怎么传递？用参数传递就会侵入业务代码51不侵入业务代码实现可重入：ThreadId
　　我们主要是想给上锁的A线程设置一个只有它自己知道的秘钥，把思路时钟往回拨，想想：
　　线程本身的id（Thread。currentThread（）。getId（））是不是就是一个唯一标识呢？我们把秘钥value设置为线程的id不就行了。StringreleaseLockluaifredis。call（get，KEYS〔1〕）ARGV〔1〕thenreturnredis。call（del，KEYS〔1〕）elsereturn0end；StringaddLockLifeluaifredis。call（exists，KEYS〔1〕）1thenreturnredis。call（expire，KEYS〔1〕，ARGV〔1〕）elsereturn0end；publicvoidlock（）｛判断是否可重入if（isHeldByCurrentThread（））｛return；｝while（！tryLock（））｛try｛Thread。sleep（50）；自旋｝catch（InterruptedExceptione）｛e。printStackTrace（）；｝｝System。out。println（线程：threadName，占锁成功！）；｝是否是当前线程占有锁，同时将超时时间重新设置，这个很重要，同样也是原子操作privatebooleanisHeldByCurrentThread（）｛Listbyte〔〕keysArrays。asList（encode（lockkey））；Listbyte〔〕argsArrays。asList（encode（String。valueOf（threadId）），encode（String。valueOf（1）））；longeval（Long）jedis。eval（encode（addLockLifelua），keys，args）；returneval1；｝privatebooleantryLock（Stringuuid）｛SetParamssetParamsnewSetParams（）；setParams。ex（1）；超时时间1ssetParams。nx（）；nxStringresponsejedis。set（lockkey，String。valueOf（threadId），setParams）；转换为redis命令就是：setzjtkeyxxxex1nxreturnOK。equals（response）；｝publicvoidunlock（Stringuuid）｛Listbyte〔〕keysArrays。asList（encode（lockkey））；Listbyte〔〕argsArrays。asList（encode（String。valueOf（threadId）））；使用lua脚本，保证原子性longeval（Long）jedis。eval（encode（releaseLocklua），keys，args）；if（eval1）｛System。out。println（线程：threadName释放锁成功！）；｝else｛System。out。println（线程：threadName释放锁失败！该线程未持有锁！！！）；｝｝privatebyte〔〕encode（Stringparam）｛returnparam。getBytes（）；｝52ThreadId真能行吗？不行。
　　想想，我们说一个Thread的id是唯一的，是在同一个JVM进程中，是在一个操作系统中，也就是在一个机器中。而现实是，我们的部署是集群部署，多个实例节点，那意味着会存在这样一种情况，S1机器上的线程上锁成功，此时锁中秘钥value是线程id1，如果说同一时间S2机器中，正好线程id1的线程尝试获得这把锁，比对秘钥发现成功，结果也重入了这把锁，也开始执行逻辑，此时，我们的分布式锁崩溃！怎么解决？我们只需要在每个节点中维护不同的标识即可，怎么维护呢？应用启动的时候，使用UUID生成一个唯一标识APPID，放在内存中（或者使用zookeeper去分配机器id等等）。此时，我们的秘钥value这样存即可：APPIDThreadIdstatic变量，final修饰，加载在内存中，JVM进程生命周期中不变privatestaticfinalStringAPPIDUUID。randomUUID（）。toString（）；StringreleaseLockluaifredis。call（get，KEYS〔1〕）ARGV〔1〕thenreturnredis。call（del，KEYS〔1〕）elsereturn0end；StringaddLockLifeluaifredis。call（exists，KEYS〔1〕）1thenreturnredis。call（expire，KEYS〔1〕，ARGV〔1〕）elsereturn0end；publicvoidlock（）｛判断是否可重入if（isHeldByCurrentThread（））｛return；｝while（！tryLock（））｛try｛Thread。sleep（50）；自旋｝catch（InterruptedExceptione）｛e。printStackTrace（）；｝｝System。out。println（线程：threadName，占锁成功！）；｝是否是当前线程占有锁，同时将超时时间重新设置，这个很重要，同样也是原子操作privatebooleanisHeldByCurrentThread（）｛Listbyte〔〕keysArrays。asList（encode（lockkey））；Listbyte〔〕argsArrays。asList（encode（APPIDString。valueOf（threadId）），encode（String。valueOf（1）））；longeval（Long）jedis。eval（encode（addLockLifelua），keys，args）；returneval1；｝privatebooleantryLock（Stringuuid）｛SetParamssetParamsnewSetParams（）；setParams。ex（1）；超时时间1ssetParams。nx（）；nxStringresponsejedis。set（lockkey，APPIDString。valueOf（threadId），setParams）；转换为redis命令就是：setzjtkeyxxxex1nxreturnOK。equals（response）；｝publicvoidunlock（Stringuuid）｛Listbyte〔〕keysArrays。asList（encode（lockkey））；Listbyte〔〕argsArrays。asList（encode（APPIDString。valueOf（threadId）））；使用lua脚本，保证原子性longeval（Long）jedis。eval（encode（releaseLocklua），keys，args）；if（eval1）｛System。out。println（线程：threadName释放锁成功！）；｝else｛System。out。println（线程：threadName释放锁失败！该线程未持有锁！！！）；｝｝privatebyte〔〕encode（Stringparam）｛returnparam。getBytes（）；｝53APPID（实例唯一标识）ThreadId还是UUID好呢？
　　继续听我说，如果A线程执行逻辑中间开启了一个子线程执行任务，这个子线程任务中也需要重入这把锁，因为子线程获取到的线程id不一样，导致重入失败。那意味着需要将这个秘钥继续传递给子线程，JUC中InheritableThreadLocal派上用场，但是感觉怪怪的，因为线程间传递的是父线程的id。
　　微服务中多服务间调用的话可以借用系统自身有的traceId作为秘钥即可。比如sgm中的traceId或者利用RPC框架的隐式传参
　　至于选择哪种value的方式，根据实际的系统设计业务场景，选择最合适的即可，没有最好，只有最合适。54、锁重入的超时时间怎么设置？
　　注意，我们上边的主要注意力在怎么重入进去，而我们这是分布式锁，要考虑的事情还有很多，重入进去后，超时时间随便设吗？
　　比方说A线程在锁方法中调用了x（）方法，而x（）方法中也有获取锁的逻辑，如果A线程获取锁后，执行过程中，到x（）方法时，这把锁是要重入进去的，但是请注意，这把锁的超时时间如果小于第一次上锁的时间，比方说A线程设置的超时时间是1s，在100ms的时候执行到x（）方法中，而x（）方法中设置的超时时间是100ms，那么意味着100ms之后锁就释放了，而这个时候我的A线程的主方法还没有执行完呢！却被重入锁设置的时间搞坏了！这个怎么搞？
　　如果说我在内存中设置一个这把锁设置过的最大的超时时间，重入的时候判断下传进来的时间，我重入时expire的时候始终设置成最大的时间，而不是由重入锁随意降低锁时间导致上一步的主锁出现问题
　　放在内存中行吗？我们上边举例中，调用的x（）方法是在一个JVM中，如果是调用远程的一个RPC服务呢（像这种调用的话就需要将秘钥value通过RpcContext传递过去了）到另一个节点的服务中进行锁重入，这个时间依然是要用当前设置过锁的最大时间的，所以这个最大的时间要存在redis中而非JVM内存中
　　经过这一步的分析，我们的重入lua脚本就修改为这样了：ADDLOCKLIFE（ifredis。call（get，KEYS〔1〕）ARGV〔1〕判断是否是锁持有者thenlocalthisLockMaxTimeKeepKeyKEYS〔1〕。。：maxTime记录锁最大时间的key是：锁名字：maxTimelocalnowTimetonumber（ARGV〔2〕）当前传参进来的timelocalmaxTimeredis。call（incr，thisLockMaxTimeKeepKey）取出当前锁设置的最大的超时时间，如果这个保持时间的key不存在返回的是字符串nil，这里为了lua脚本的易读性，用incr操作，这样读出来的都是number类型的操作localbigerTimemaxTime临时变量bigerTimemaxTimeifnowTimemaxTime1如果传参进来的时间记录的最大时间thenbigerTimenowTime则更新bigerTimeredis。call（set，thisLockMaxTimeKeepKey，tostring（bigerTime））设置超时时间为最大的time，是最安全的elseredis。call（decr，thisLockMaxTimeKeepKey）当前传参timemaxTime，将刚才那次incr减回来endreturnredis。call（expire，KEYS〔1〕，tostring（bigerTime））重新设置超时时间为当前锁过的最大的timeelsereturn0end），
　　其实，还有另外一种方案比较简单，就是锁的超时时间第一次上锁的时间后面所有重入锁的时间。也就是（expire主ttl重入exipre），这种方案是放大的思想，一放大就又有上边提到过的一个问题：expire太大怎么办，参考上边。55、重入锁的方法中直接执行unlock？考虑重入次数
　　A线程执行一共需要500ms，执行中需要调用x（）方法，x（）方法中有一个重入锁，执行用了50ms，然后执行完后，x（）方法的finally｛｝块中将锁进行释放。
　　为啥能释放掉？因为秘钥我有，匹配成功了我就直接释放了。
　　这当然是有问题的，所以我们要通过锁重入次数来进行释放锁时候的判断，也就是说上锁的时候需要多维护一个key来保存当前锁的重入次数，如果执行释放锁时，先进行重入次数1，1后如果是0，可以直接del，如果0，说明还有重入的锁在，不能直接del。56考虑如何存储锁的属性（锁的key重入次数key最大超时时间key）？
　　目前为止，算上上一步中设置最大超时时间的key，加上这一步重入次数的key，加上锁本身的key，已经有3个key，需要注意的事情是，这三个key的超时时间是都要设置的！为什么？假如说重入次数的key没有设置超时时间，服务A节点中在一个JVM中重入了5次后，调用一次RPC服务，RPC服务中同样重入锁，此时，锁重入次数是6，这个时候A服务宕机，就意味着无论怎样，这把锁不可能释放了，这个分布式锁提供的完整能力，全线不可用了！
　　所以，这几个key是要设置超时时间的！怎么设置？我上一个锁要维护这么多key的超时时间？太复杂了吧，多则乱，则容易出问题。怎么办？我们想一下，是不是最大超时时间的key和重入次数的key，都附属于锁，它们都是锁的属性，如果锁不在了，谈它们就毫无意义，这个时候用什么存储呢？redis的hash数据结构，就可以做，key是锁，里边的hashKey分别是锁的属性，hashValue是属性值，超时时间只设置锁本身key就可以了。这个时候，我们的锁的数据结构就要改变一下了。
　　6、如何解决过期时间确定和业务执行时长不确定性的问题：看门狗机制
　　32中设置超时时间那里，我们预估锁方法执行时间是200ms，我们放大5倍后，设置超时时间是1s（过期时间确定）。假想一下，如果生产环境中，锁方法中的IO操作，极端情况下超时严重，比方说IO就消耗了2s（业务执行时长不确定），那就意味着，在这次IO还没有结束的时候，我这把锁已经到期释放掉了，就意味着别的线程趁虚而入，分布式锁崩溃！
　　我们要做的是一把分布式锁，想要的目的是同一时刻只有一个线程持有锁，作为服务而言，这个锁现在不管是被哪个线程上锁成功了，我服务应该保证这个线程执行的安全性，怎么办？锁续命（看门狗机制）。什么意思，一旦这把锁出现了上锁操作，就意味着这把锁开始投入使用，这时我的服务中需要有一个daemon线程定时去守护我的锁的安全性，怎么守护？比如说锁超时时间设置的是1s，那么我这个定时任务是每隔300ms去redis服务端做一次检查，如果我还持有，你就给我续命，就像session会话的活跃机制一样。看个例子，我上锁时候超时时间设置的是1s，实际方法执行时间是3s，这中间我的定时线程每隔300ms就会去把这把锁的超时时间重新设置为1s，每隔300ms一次，成功将锁续命成功。publicclassRedisLockIdleThreadPool｛privateStringthreadAddLifeluaifredis。call（exists，KEYS〔1〕）1thenreturnredis。call（expire，KEYS〔1〕，ARGV〔1〕）elsereturn0end；privatevolatileScheduledExecutorServicescheduledThreadPool；publicRedisLockIdleThreadPool（）｛if（scheduledThreadPoolnull）｛synchronized（this）｛if（scheduledThreadPoolnull）｛scheduledThreadPoolExecutors。newSingleThreadScheduledExecutor（）；我这样创建线程池是为了代码的易读性，大家务必使用ThreadPoolExecutor去创建scheduledThreadPool。scheduleAtFixedRate（（）｛addLife（）；｝，0，300，TimeUnit。MILLISECONDS）；｝｝｝｝privatevoidaddLife（）｛。。。省略jedis的初始化过程Listbyte〔〕keysArrays。asList（RedisLock。lockkey。getBytes（））；Listbyte〔〕argsArrays。asList（String。valueOf（1）。getBytes（））；jedis。eval（threadAddLifelua。getBytes（），keys，args）；｝｝
　　这就行吗？还不行！
　　为啥？想一下，如果每个服务中都像这样去续命锁，假如说A服务还在执行过程中的时候，还没有执行完，就是说还没有手动释放锁的时候，宕机，此时redis中锁还在有效期。服务B也一直在续命这把锁，此时这把锁一直在续命，但是B的这个续命一直续的是A当时设的锁，这不是扯吗？我自己在不断续命，导致我的服务上一直获取不到锁，实际上A已经宕机了呀！该释放了，不应该去续命了，这不是我服务B该干的活！
　　续命的前提是，得判断是不是当前进程持有的锁，也就是我们的APPID，如果不是就不进行续命。
　　续命锁的lua脚本发生改变，如下：THREADADDLIFE（localvredis。call（get，KEYS〔1〕）getkeyifvfalse如果不存在key，读出结果v是falsethen不存在不处理elselocalmatchstring。find（v，ARGV〔1〕）存在，判断是否能和APPID匹配，匹配不上时match是nilifmatchnilthenelsereturnredis。call（expire，KEYS〔1〕，ARGV〔2〕）匹配上了返回的是索引位置，如果匹配上了意味着就是当前进程占有的锁，就延长时间endend）61锁在我手里，我挂了，这。。。没救。只能等待锁超时释放
　　即便设置了一个很合理的expire，比如10s，但是线上如果真出现了A节点刚拿到锁就宕机了，那其他节点也只能干等10s，之后才能拿到锁。主要还是业务能不能接受。而如果是ToC的业务中，大部分场景无法接受的，因为可能会导致用户流失。所以我们需要另外一个监控服务，定时去监控redis中锁的获得者的健康状态，如果获取者超过n次无法通信，由监控服务负责将锁摘除掉，让别的线程继续去获取到锁去干活。
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