Redisson分布式锁在Java应用中的使用

一、引入Redisson依赖，并配置相关的Bean

a. Spring 应用

通过Maven引入依赖

<dependency>
   <groupId>org.redisson</groupId>
   <artifactId>redisson</artifactId>
   <version>3.14.0</version>
</dependency>

配置相关的Bean

创建配置类的Bean：

Config config = new Config();
config.useClusterServers()
       // use "rediss://" for SSL connection
      .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:7181");

创建 Redisson 实例：

// 同步与异步API
RedissonClient redisson = Redisson.create(config);

此外还有Reactive API和RxJava2 API相关的客户端，具体查看Redisson在GitHub上的说明。

b. Spring Boot 应用

通过Maven引入依赖

<dependency>
   <groupId>org.redisson</groupId>
   <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
   <version>3.14.0</version>
</dependency>

注意，如果通过其他方式引入了redisson-spring-data模块，则需要根据Spring Boot的版本，调整redisson-spring-data的版本，具体的版本适配见这里。

在application.properties中添加配置

基本的Redis配置（其中host、port、password必须配置）：

spring:
  redis:
    database: 
    host:
    port:
    password:
    ssl: 
    timeout:
    cluster:
      nodes:
    sentinel:
      master:
      nodes:

根据需要添加Redisson相关的配置：

  # path to config - redisson.yaml
  redisson: 
    file: classpath:redisson.yaml
    config:
      clusterServersConfig:
        idleConnectionTimeout: 10000
        connectTimeout: 10000
        timeout: 3000
        retryAttempts: 3
        retryInterval: 1500
        failedSlaveReconnectionInterval: 3000
        failedSlaveCheckInterval: 60000
        password: null
        subscriptionsPerConnection: 5
        clientName: null
        loadBalancer: !<org.redisson.connection.balancer.RoundRobinLoadBalancer> {}
        subscriptionConnectionMinimumIdleSize: 1
        subscriptionConnectionPoolSize: 50
        slaveConnectionMinimumIdleSize: 24
        slaveConnectionPoolSize: 64
        masterConnectionMinimumIdleSize: 24
        masterConnectionPoolSize: 64
        readMode: "SLAVE"
        subscriptionMode: "SLAVE"
        nodeAddresses:
        - "redis://127.0.0.1:7004"
        - "redis://127.0.0.1:7001"
        - "redis://127.0.0.1:7000"
        scanInterval: 1000
        pingConnectionInterval: 0
        keepAlive: false
        tcpNoDelay: false
      threads: 16
      nettyThreads: 32
      codec: !<org.redisson.codec.FstCodec> {}
      transportMode: "NIO"

获取并使用Redisson客户端

通过上述配置，就可以在代码中通过自动装配，直接获取并使用RedissonClient 或RedisTemplate/ReactiveRedisTemplate 等Bean了。

二、使用Redisson分布式锁

用锁的一般步骤：

  1. 获取锁实例（只是获得一把锁的引用，并不是占有锁）
  2. 通过锁实例加锁（占有了这把锁）
  3. 通过锁实例释放锁

Redisson提供很多种类型的锁，其中最常用的就是可重入锁（Reentrant Lock）了。

Redisson中的可重入锁

1. 获取锁实例

RLock lock = redissonClient.getLock(String lockName);

获取的锁实例实现了RLock接口，而该接口扩展了JUC包中的Lock接口，以及异步锁接口RLockAsync。

2. 通过锁实例加锁

从同步与异步特性来区分，加锁方法可分为同步加锁和异步加锁两类。异步加锁方法的名称一般是在相应的同步加锁方法后加上“Async”后缀。
从阻塞与非阻塞特性来区分，加锁方法可分为阻塞加锁和非阻塞加锁两类。非阻塞加锁方法的名称一般是“try”开头。

下面以比较常用的同步加锁方法来说明加锁的一些细节。

阻塞加锁的方法：

  1. void lock(): （JUC中Lock接口定义的方法）如果当前锁可用，则加锁成功，并立即返回；如果当前锁不可用，则阻塞等待直至锁可用，然后返回。
  2. void lock(long leaseTime, TimeUnit unit): 加锁机制与void lock()相同，只是增加了锁的有效（租赁）时长leaseTime。加锁成功后，可以在程序中显式调用unlock()方法进行释放；如果未显式释放，则经过leaseTime时间，该锁会自动释放。如果leaseTime传入-1，则会一直持有，直至调用unlock()。

非阻塞加锁的方法：

  1. boolean tryLock(): （JUC中Lock接口定义的方法）调用该方法会立刻返回。返回值为true则表示锁可用，加锁成功；返回值为false则表示锁不可用，加锁失败。
  2. boolean tryLock(long time, TimeUnit unit): （JUC中Lock接口定义的方法）如果锁可用则立刻返回true，否则最多等待time长的时间（如果time<=0，则不会等待）。在time时间内锁可用则立刻返回true，time时间之后返回false。如果在等待期间线程被其他线程中断，则会抛出nterruptedException 异常。
  3. boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit): 与boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)类似，只是增加了锁的使用（租赁）时长leaseTime。

3. 通过锁实例释放锁

  1. void unlock(): 释放锁。如果当前线程是锁的持有者（即在该锁实例上加锁成功的线程），则会释放成功，否则会抛出异常。

一般编程范式

同步阻塞加锁

String lockName = ...
RLock lock = redissonClient.getLock(lockName);
// 阻塞式加锁
lock.lock();
try {
    // 操作受锁保护的资源

} finally {
    // 释放锁
    lock.unlock();
}

同步非阻塞加锁

String lockName = ...
RLock lock = redissonClient.getLock(lockName);
if (lock.tryLock()) {
    try {
        // 操作受锁保护的资源
    } finally {
        lock.unlock();
    }
} else {
    // 执行其他业务操作
}

三、分布式锁分析

优秀的分布式锁需要具备以下特性：

  • 互斥性：在任意时刻，只有一个客户端（线程）能持有锁，这是锁的基本要求。
  • 锁的可重入：同一个客户端能多次持有同一把锁。实现上只要检查锁的持有者是否为当前客户端，若是则重入锁成功，并将锁的持有数加1。一般通过给每个客户端分配一个唯一的ID，并在加锁成功时向锁中写入该ID即可。
  • 不会因客户端异常而长久锁住：当客户端在持有锁期间崩溃而未主动解锁时，锁也会在一定时间后自动释放，即锁有超时自动释放的特性。
  • 解锁的安全性：加锁和解锁必须是同一个客户端，客户端不能把别人加的锁给释放了，即不能误解锁。实现上与锁的可重入类似，在释放锁时检查客户端ID与锁中保存的ID是否一致即可。

Redisson的分布式锁除了实现上述几个特性外，还具有锁的自动续期功能。即当我们加锁而未指定锁的有效时长时，Redisson会按一定的周期，定时检查当前线程是否活跃，若是则自动为锁续期，这一特性称为watchdog（看门狗）机制。
有了这个特性，我们就可以不必为设定锁的有效时间而纠结了（设得太长，则会在客户端崩溃后仍长时间占有锁；设得太短，则可能在业务逻辑执行完成前，锁自动释放），Redisson分布式锁可以在客户端崩坏时自动释放，业务逻辑未执行完时自动续期。

用 Redis 实现分布式锁的最佳实践

假设没有Redisson，需要我们自己用Redis实现分布式锁，以下是一些不错的编程实践：

  • set 命令要用set key value px milliseconds nx，替代 setnx + expire 需要分两次执行命令的方式，保证原子性。
  • 客户端的ID一般保存在线程本地变量（ThreadLocal）中。客户端ID要求全局唯一，可以考虑【IP+线程ID】组合，或者用UUID。
  • 阻塞式子加锁可用Object对象的wait+notify机制实现。
  • 释放锁时，需要检查当前客户端是否为锁的持有者，因此有compare and set的逻辑。为了保证两个操作的原子性，用单个Lua脚本来执行多个Redis操作（利用了eval命令执行Lua脚本的原子性，参考这里及这里）。另外，如果锁有自动续期的定时任务，在解锁的时候需要停掉该任务。

其他主题（TODO）

  • 锁的高可用（容错性）：只要大多数Redis节点正常运行，客户端就能够获取和释放锁（参考这里）。
  • 死锁问题：当因客户端编程逻辑问题导致两个线程死锁时，如何检测并解决死锁问题？
  • Redisson中其他类型的锁（参考这里）
  • 锁的续期机制分析（参考这里）
  • Redisson 支持4种链接redis的方式：Cluster(集群)、Sentinel servers(哨兵)、Master/Slave servers(主从)、Single server(单机)（参考这里）
  • 自己动手实现注解式加锁（参考这里）

参考文档

  1. Redisson的GitHub仓库
  2. redisson-spring-boot-starter 使用说明
  3. Redisson: Distributed locks and synchronizers
  4. JDK & Redisson 中的源码注释
  5. 慢谈 Redis 实现分布式锁 以及 Redisson 源码解析
  6. 使用Redisson实现分布式锁
  7. Redisson 实现分布式锁原理分析（对Redisson的源码进行分析）
  8. Redis官方文档：[用Redis构建分布式锁]（http://ifeve.com/redis-lock/）
  9. Redisson分布式锁实现
  10. redisson实现分布式锁原理
posted @ 2020-12-08 10:25  i江湖中人  阅读(2012)  评论(0)  编辑  收藏  举报