Redis解决分布式锁

什么是分布式锁

随着业务发展的需要，原先单机部署的系统现在已经演化成了分布式集群系统。即，原先我们用一个服务器就啥也扔进去了，啥也不考虑，反正就一台服务器，啥都在里面。但现在，我们更多的可能是使用Nginx做反向代理，将访问负载均衡到多条服务器中去。但是！正因如此，我们的分布式的系统多线程和多进程分布在了不同的机器上，此时对某台服务器上锁，将使原先单击部署情况下的并发控制锁策略失效，说到这里，大家应该也清楚什么是分布式锁了吧，我用自己的理解方式总结一下，分布式锁就是在分布式系统中给我们多台服务器的共享资源上的锁，而单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。
为了解决这个问题，我们需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式锁要解决的问题。

上锁的解决方案

现如今，分布式锁主流的实现方案是：
1、基于数据库实现分布式锁
2、基于缓存（Redis等）
3、基于Zookeeper

每一种分布式锁的解决方案都有其各自的优缺点：
1、性能：redis最高
2、可靠性：Zookeeper最高

Redis解决分布式锁上锁实战

分布式锁在Redis中最简单的使用其实很多人可能都用过，就是使用命令setnx。
在这里插入图片描述
这种情况，如果该key迟迟不释放锁的话，我们也很难办，所以，我们一般不会直接这么用，我们会用EXPIRE命令给这个锁定一个时间。举个例子，你们村子里只有一个茅坑，大家蹲坑都会关门上锁吧，全村人都用这个茅坑，这个时候，有个熊孩子为了躲避老妈的“追杀”，跑到茅坑里光蹲着啥也不干，那就完了，全村人都在等这个熊孩子出来，可是他又不出来，怎么办？只能是给每个人上厕所规定一个时间了，上大的时候（key需要保持的事件比较长），我们给他一个长一点的时间，上小的时候（key需要保持的事件不长），我们给他一个短一点的时间。时间到了，强制给他拉出来。

演示一下：
在这里插入图片描述
这里又有问题了，现在突然断电了（服务器宕机），茅坑外面的计时器没有运行（服务器来不及设置key的过期时长），这怎么玩？简单，我们把定时器焊死在锁上，得设置了时间才能锁门，不设置时间就当没人上厕所处理。（简单说就是把两条命令当成一条命令写）

演示：（nx是上锁，ex是设置时间，12是时长）
在这里插入图片描述
java代码写作：

@RestController
public class RedisController {
    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @GetMapping("/testLock")
    public void testLock(){
        //使用uuid防止并发情况下误删他人的锁
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();

        //获得锁(给lock上锁，赋值111，并设置过期时长为3s）
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 3, TimeUnit.SECONDS);
        //获得锁成功，查询num的值
        if(lock){
            Object num = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //读取的值为空return
            if(StringUtils.isEmpty(num)){
                return;
            }
            //有值则转化为int
            int result = Integer.parseInt(num+"");
            //把redis的值加1
            redisTemplate.opsForValue().increment("num");
            //释放锁
            //比较uuid是否相同，相同才释放锁，防止锁的误删
            if (uuid.equals((String) redisTemplate.opsForValue().get("lock"))) {
                redisTemplate.delete("lock");
            }
        }else {
            //获取锁失败，每隔0.1s再发送一次请求
            try {
                Thread.sleep(100);
                testLock();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

以上的代码虽然能解决锁勿删以及分布式上锁的问题，但是吧，如果现在服务器A完成了上锁、业务操作、比较uuid也正确的时候，还没有删除key，此时key刚好过期了，服务器B获得锁，此时，服务器A执行删除锁的key的操作，勿删我们仍旧无法避免。。。怎么办呢？其实很简单，我们这里只要确保命令的原子性就好了，具体怎么做呢？那当然是用LUA脚本啦！！！不知道的小伙伴可以看一下我这篇博客——SpringBoot使用LUA解决Redis库存遗留问题。

下面，我们直接给源码：

@RestController
public class RedisController {
    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate;
    
    @GetMapping("/testLock")
    public void testLock(){
        //使用uuid防止并发情况下误删他人的锁
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();

        String stuId = "25";
        String locKey = "lock"+stuId;

        //获得锁(给lock上锁，赋值111，并设置过期时长为3s）
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(locKey, uuid, 3, TimeUnit.SECONDS);
        //获得锁成功，查询num的值
        if(lock){
            Object num = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //读取的值为空return
            if(StringUtils.isEmpty(num)){
                return;
            }
            //把result的值加1
            redisTemplate.opsForValue().increment("num");
            //使用LUA脚本(包含了查看UUID是否相等和删除locKey)
            String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
            //执行LUA脚本
            DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
            redisScript.setScriptText(script);
            redisScript.setResultType(Long.class);
            //释放锁
            redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(locKey), uuid);
        }else {
            //获取锁失败，每隔0.1s再发送一次请求
            try {
                Thread.sleep(100);
                testLock();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

为了确保分布式锁可用，我们至少要保证锁的实现同时满足以下四个条件：
1、互斥性：在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
2、不会发生死锁：即使有一个客户端在持有锁的期间奔溃而没有主动解锁，也能确保后续其他客户端能加锁。
3、解铃还须系铃人：加锁和解锁必须是同一个客户端。
4、加锁和解锁必须具有原子性。