分布式锁-Redission-Lock锁的使用与原理

简介

关于 Redisson 的具体介绍可点击 这里，简单来说就是将 JUC 和 Redis 结合起来，使其可以实现多机器多线程同步的功能，Redisson 有很多组件，这篇主要介绍可重入锁 —— ReentantLock。

环境准备

添加 Maven 依赖

<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.12.0</version>
</dependency>

添加配置类

@Configuration
public class MyRedissonConfig {
    @Bean(destroyMethod = "shutdown")
    RedissonClient redisson() throws IOException {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.56.10:6379");
        return Redisson.create(config);
    }
}

基本使用代码如下：

@GetMapping("/hello")
@ResponseBody
public String hello() {
    //获取Lock锁，设置锁的名称
    RLock lock = redisson.getLock("my-lock");
    //开启
    lock.lock();
    try {
        System.out.println("上锁：" + Thread.currentThread().getId());
        //模拟业务处理20秒
        TimeUnit.SECONDS.sleep(20);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }finally {
        System.out.println("解锁：" + Thread.currentThread().getId());
        //释放
        lock.unlock();
    }
    return "hello";
}

分析

当我们发送 /hello 请求后等待 20 秒得到响应结果，会在 Redis 中存储锁的信息（如下图所示），期间，其它用户发送 /hello 请求时会被阻塞，只有前一个请求结束后释放锁，当前请求才会进入。

思考1：如果在业务处理过程中程序突然终止，锁没有得到释放，是否会一直阻塞下去？

经过实验，在业务处理的20秒中，将服务手动停止，刷新 Redis 中 my-lock 的信息，发现 TTL 不断的减小，直到失效，再发送其它请求能够正常执行，这说明，即使不释放锁，锁的有效时间到了也会自动释放。源码如下：

//获取当前线程id
long threadId = Thread.currentThread().getId();
//获取此线程的锁
Long ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
//如果获取不到，则说明锁已经释放了，直接返回
if (ttl == null) {
    return;
}
while (true) {
    ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
    //和上面一样，判断是否能获取到锁
    if (ttl == null) {
        break;
    }
    ...
}

思考2：过期时间是多少？如果我们的业务处理时间超过了过期时间，岂不是还没处理完就把锁的信息给删了？

正常启动服务访问 /hello，刷新 my-lock 的信息，我们发现，TTL 每次减少到 20 就再次变为 30，直到业务处理完成，my-lock 被删除。查找相关源代码如下：

while (true) {
    //尝试获取锁
    ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
    //如果获取不到，说明执行该线程执行结束，就终止循环
    if (ttl == null) {
        break;
    }

    //如果获取到了就继续循环
    if (ttl >= 0) {
        try {
            future.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            if (interruptibly) {
                throw e;
            }
            future.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
    } else {
        if (interruptibly) {
            future.getNow().getLatch().acquire();
        } else {
            future.getNow().getLatch().acquireUninterruptibly();
        }
    }
}

继续深入源码可以看到，如果不指定锁的时间，就默认为 30 秒，它有一个好听的名字：看门狗

private long lockWatchdogTimeout = 30 * 1000;

只要占领锁，就会启动一个定时任务：每隔一段时间重新给锁设置过期时间

protected RFuture<Boolean> renewExpirationAsync(long threadId) {
    return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
            "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
                "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
                "return 1; " +
            "end; " +
            "return 0;",
        Collections.<Object>singletonList(getName()),
        internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
    //internalLockLeaseTime就是看门狗的时间
}

每隔多长久刷新一下呢？

//获取看门狗的时间，赋值给自己
this.internalLockLeaseTime = xxx.getLockWatchdogTimeout();
public long getLockWatchdogTimeout() {
    return lockWatchdogTimeout;
}

Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
    @Override
    public void run(Timeout timeout) throws Exception {
        ...
    }
    //使用的时候除3，也就是10秒刷新一次
}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);

思考三：如何自定义过期时间？

lock() 方法还有一个重载方法，可以传入过期时间和单位

void lock(long leaseTime, TimeUnit unit);

我们将之前的代码修改，设置为 15 秒，重启服务再测试

lock.lock(15, TimeUnit.SECONDS);

访问 /hello，刷新 Redis 中 my-lock 的信息会发现，TTL 从 15 减到 0，然后锁信息过期，并不会出现之前的 10秒一刷新，查看源码：

private <T> RFuture<Long> tryAcquireAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId) {
    //如果传入了过期时间，则直接执行tryLockInnerAsync里面的Lua脚本
    if (leaseTime != -1) {
        return tryLockInnerAsync(leaseTime, unit, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG);
    }
    //没有传入过期时间，执行下面的逻辑
    RFuture<Long> ttlRemainingFuture = tryLockInnerAsync(commandExecutor.getConnectionManager().getCfg().getLockWatchdogTimeout(), TimeUnit.MILLISECONDS, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG);
    ttlRemainingFuture.onComplete((ttlRemaining, e) -> {
        //有异常，直接返回
        if (e != null) {
            return;
        }
        if (ttlRemaining == null) {
            //刷新过期时间
            scheduleExpirationRenewal(threadId);
        }
    });
    return ttlRemainingFuture;
}

总结

1、Reentrant Lock 对其它线程是阻塞的

2、为了解决死锁的问题，Redisson 内部提供了一个监控锁的看门狗，只要 Redisson 实例没被关闭就不断延长锁的有效时间，默认情况下，看门狗的检查锁的超时时间是 30 秒，检查时间是 10 秒（超时时间的三分之一），可以通过 setLockWatchdogTimeout 设置（只适用于未指定锁的时间的情况）

3、如果指定锁的时间，到达指定时间会自动解锁，因此设置的时间必须大于业务正常执行的时间，否则，业务没执行完，锁就会被释放

4、推荐使用指定时间的方式，省掉了续期操作，但需要合理设置过期时间，不能使锁过早释放