基于Redis如何实现分布式锁的方法（lua脚本版）

1、前言

在Java中，我们通过锁来避免由于竞争而造成的数据不一致问题。通常我们使用synchronized 、Lock来实现。但是Java中的锁只能保证在同一个JVM进程内中可用，在跨JVM进程，例如分布式系统上则不可靠了。

2、分布式锁

分布式锁，是一种思想，它的实现方式有很多，如基于数据库实现、基于缓存（Redis等）实现、基于Zookeeper实现等等。为了确保分布式锁可用，我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件

• 互斥性：在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
• 不会发生死锁：即使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。
• 具有容错性：只要大部分的Redis节点正常运行，客户端就可以加锁和解锁。
• 解铃还须系铃人：加锁和解锁必须是同一个客户端，客户端自己不能把别人加的锁给解了。

3、基于Redis实现分布式锁

以下代码实现了基于redis中间件的分布式锁。加锁的过程中为了保障setnx（设置KEY）和expire（设置超时时间）尽可能在一个事务中，使用到了lua脚本的方式，将需要完成的指令一并提交到redis中；

3.1、RedisConfig.java

package com.demo.configuration;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(factory);
        // key采用String的序列化方式
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        // value序列化方式采用jackson
        template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }

}

3.2、RedisLockController.java

package com.demo.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.core.io.ClassPathResource;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;
import org.springframework.scripting.support.ResourceScriptSource;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.Arrays;

@RestController
@RequestMapping("/redis")
public class RedisLockController {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    @RequestMapping(value = "/lock/{key}/{uid}/{expire}")
    public Long lock(@PathVariable("key") String key, @PathVariable("uid") String uid, @PathVariable("expire") Integer expire) {
        Long result = null;
        try {
            //调用lua脚本并执行
            DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
            redisScript.setResultType(Long.class);//返回类型是Long
            //lua文件存放在resources目录下的redis文件夹内
            redisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("redis/redis_lock.lua")));
            result = redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(key), uid, expire);
            System.out.println("lock==" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }

    @RequestMapping(value = "/unlock/{key}/{uid}")
    public Long unlock(@PathVariable("key") String key, @PathVariable("uid") String uid) {
        Long result = null;
        try {
            //调用lua脚本并执行
            DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
            redisScript.setResultType(Long.class);//返回类型是Long
            //lua文件存放在resources目录下的redis文件夹内
            redisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("redis/redis_unlock.lua")));
            result = redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(key), uid);
            System.out.println("unlock==" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }

}

3.3、redis_lock.lua

if redis.call('setnx',KEYS[1],ARGV[1]) == 1 then
    return redis.call('expire',KEYS[1],ARGV[2])
else
    return 0
end

3.4、redis_unlock.lua

if redis.call("exists",KEYS[1]) == 0 then
    return 1
end

if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call('del',KEYS[1])
else
    return 0
end

4、测试效果

key123为key，thread12345为value标识锁的主人，300为该锁的超时时间

加锁：锁主人为thread12345 http://127.0.0.1:8080/redis/lock/key123/thread12345/300

解锁：解锁人为thread123456 http://127.0.0.1:8080/redis/unlock/key123/thread123456

解锁：解锁人为thread12345 http://127.0.0.1:8080/redis/unlock/key123/thread12345

4.1、加锁，其他人解锁

thread12345加的锁，thread123456是解不了的，只有等thread12345自己解锁或者锁的超时时间过期

4.2、加锁，自己解锁

thread12345加的锁，thread12345自己随时可以解锁，也可以等锁的超时时间过期

5、总结

• 使用Redis锁，会有业务未执行完，锁过期的问题，也就是锁不具有可重入性的特点。
• 使用Redis锁，在尝试获取锁的时候，是非阻塞的，不满足在一定期限内不断尝试获取锁的场景。
• 以上两点，都可以采用Redisson锁解决。

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