Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)原理和分布式阻塞隊(duì)列

1. Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn)原理

分布式鎖本質(zhì)上要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)就是在Redis里面占一個(gè)“茅坑”，當(dāng)別的進(jìn)程也要來(lái)占時(shí)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有人蹲在那里了，就只好放棄或者稍后再試。占坑一般是使用setnx(set if not exists)指令，只允許被一個(gè)客戶端占坑。先來(lái)先占，用完了，再調(diào)用del指令釋放茅坑。

死鎖問(wèn)題：如果邏輯執(zhí)行到中間出現(xiàn)異常了，可能會(huì)導(dǎo)致del指令沒(méi)有被調(diào)用，這樣就會(huì)陷入死鎖，鎖永遠(yuǎn)得不到釋放，解決這個(gè)問(wèn)題我們?cè)谀玫芥i之后，再給鎖加上一個(gè)過(guò)期時(shí)間，比如 5s，這樣即使中間出現(xiàn)異常也可以保證 5 秒之后鎖會(huì)自動(dòng)釋放。

2. 普通非阻塞鎖實(shí)現(xiàn)

public class RedisLock {
	private Jedis jedis;
		public RedisLock(Jedis jedis) {
			this.jedis = jedis;
		}
	public boolean lock(String key) {
		return jedis.set(key, "", "nx", "ex", 5L) != null;
	}
	public void unlock(String key) {
		jedis.del(key);
	}
}

2.1 存在問(wèn)題

如果某一個(gè)進(jìn)程沒(méi)有拿到鎖得到了false的結(jié)果那么次進(jìn)程是否執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)？顯然對(duì)于一般情況來(lái)說(shuō)我們的任務(wù)都是必須執(zhí)行的那么此時(shí)我們就要考慮該何時(shí)執(zhí)行了，在傳統(tǒng)的鎖中我們?nèi)绻麤](méi)有拿到鎖線程就進(jìn)入了阻塞狀態(tài)那么此處我們是否可以改進(jìn)同樣實(shí)現(xiàn)阻塞喚醒機(jī)制。

3. 分布式阻塞鎖具體實(shí)現(xiàn)

3.1 解決思路

（1）首先我們改造lock鎖，當(dāng)不能創(chuàng)建key時(shí)就利用當(dāng)前key阻塞當(dāng)前線程

（2）當(dāng)某一個(gè)線程釋放鎖時(shí)通過(guò)redis的pub/sub發(fā)送一個(gè)消息消息內(nèi)容為key

（3）所有使用鎖的應(yīng)用監(jiān)聽(tīng)lock通道的消息，在收到消息時(shí)通過(guò)key喚醒對(duì)應(yīng)線程

3.2具體實(shí)現(xiàn)

package com.hgy.common.redis;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPubSub;

import java.util.HashMap;

public class RedisLock extends JedisPubSub {
	//是否已經(jīng)初始化監(jiān)聽(tīng)
	private static volatile boolean isListen = false;

	//每一個(gè)redis的key對(duì)應(yīng)一個(gè)阻塞對(duì)象
	private HashMap<String, Object> blockers = new HashMap<>();

	private Jedis jedis;

	//當(dāng)前獲得鎖的線程
	private Thread curThread;

	public RedisLock(Jedis jedis) {
		this.jedis = jedis;
		//保證沒(méi)一個(gè)應(yīng)用只初始化一次監(jiān)聽(tīng)
		if (!isListen) {
			synchronized (RedisLock.class) {
				if (!isListen) {
					// 啟動(dòng)一個(gè)線程做消息監(jiān)聽(tīng)
					new Thread(()->{
						new Jedis("192.168.200.128", 6379).subscribe(this,"lock");
					}).start();
					isListen = true;
				}
			}
		}
	}
	public void lock(String key) throws InterruptedException {
		//循環(huán)判斷是否能夠創(chuàng)建key， 不能則直接wait釋放CPU執(zhí)行權(quán)
		while (jedis.set(key, "", "nx", "ex", 20L) == null) {
			synchronized (key) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "======="+ key);
				blockers.put(key, key);
				key.wait();
			}
		}
		blockers.put(key, key);
		//能夠成功創(chuàng)建，獲取鎖成功記錄當(dāng)前獲取鎖線程
		curThread = Thread.currentThread();
	}

	public void unlock(String key) {
		//判斷是否為加鎖的線程執(zhí)行解鎖， 不是則直接忽略
		if( curThread == Thread.currentThread()) {
			jedis.del(key);
			//刪除key之后需要notifyAll所有的應(yīng)用， 所以這里采用發(fā)訂閱消息給所有的應(yīng)用
			jedis.publish("lock", key);
		}
	}

	/**
	* 所有應(yīng)用接收到消息后在當(dāng)前應(yīng)用中執(zhí)行對(duì)應(yīng)key的notifyAll方法
	* @param channel
	* @param message
	*/

	@Override
	public void onMessage(String channel, String message) {
		Object lock = blockers.get(message);
		if(lock != null) {
			synchronized (lock) {
				lock.notifyAll();
			}
		}
	}
}

4.測(cè)試

目標(biāo)： 開(kāi)啟兩個(gè)mian線程， 在第一個(gè)中首先暫停3秒然后打印1-100然后線程休眠5秒釋放鎖并打印最后的毫秒數(shù)；main1在執(zhí)行的同時(shí)執(zhí)行main2，在2中打印開(kāi)始時(shí)間；最后比對(duì)1和2的開(kāi)始時(shí)間即可驗(yàn)

證。

注意： 先啟動(dòng)1然后啟動(dòng)2

·main1

package com.hgy;
import com.hgy.common.redis.RedisLock;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class RedisLockApp1 {
	private static RedisLock redisLock;
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Jedis client = new Jedis("192.168.200.128", 6379);
		redisLock = new RedisLock(client);
		redisLock.lock("demo");
		Thread.sleep(3000);
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println("app1" + i);
		}
		Thread.sleep(5000);
		redisLock.unlock("demo");
		System.out.println("App1==> end:" + System.currentTimeMillis());
	}
}

·main2

package com.hgy;

import com.hgy.common.redis.RedisLock;
import redis.clients.jedis.Jedis;

public class RedisLockApp2 {
	private static RedisLock redisLock;
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Jedis client = new Jedis("192.168.200.128", 6379);
		redisLock = new RedisLock(client);
		redisLock.lock("demo");
		System.out.println("App2==> start:" + System.currentTimeMillis());
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println("app2" + i);
		}
		redisLock.unlock("demo");
	}
}

注意

如果細(xì)心的小伙伴兒可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了unlock其實(shí)不是一個(gè)原子操作，可能在未發(fā)布消息但刪除key之后的這段時(shí)間如果有人此時(shí)執(zhí)行l(wèi)ock那么可以直接拿到鎖；但是影響不大因?yàn)槟玫芥i之后其他被阻塞的線程被喚醒之后將會(huì)繼續(xù)阻塞。

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