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【Redis】分布式锁的实现

news 来源：原创 2025/7/20 2:36:55

目录

一、本地锁存在的问题

二、redis实现分布式锁原理

三、使用示例

四、锁误删问题

 解决思路

获取锁和释放锁代码优化

五、锁释放的原子性问题

解决思路（Lua脚本）

使用流程

总结

        大家好，我是千语。上期给大家讲了使用悲观锁来解决“一人一单”的并发场景。但上期使用的是一个本地锁，本地锁在集群模式下会失效。具体可以看一下我上一篇博客。

【并发问题】一人一单（悲观锁解决）-CSDN博客

一、本地锁存在的问题

在集群模式下，该项目会启动多个实例，且每个实例都会有各种的jvm。我们上面使用到的锁其实都是本地锁，所以就可能会出现这样的情况：

张三在进行并发地判断自己是否满足一人一单时，第一个请求被分配到了实例A，获取锁并判断到数据库中还没有改商品的订单，可以抢购，但当还没有完全提交事务到数据库时，即使还没有释放锁。

张三发送第二个请求被分配到了实例B，那么用户尝试获取锁时，是可以获取到的。然后判断到数据库没有订单，可以抢单的操作，这样又造成了一个用户抢到了多个订单的操作。

解析：因为每个实例都会有自己的JVM，而JVM里面都会有自己的锁监视器，并且每个实例的锁都是存储在它自己的jvm里面的，所以请求分配到不同的实例，锁监视器监视到的锁都是打开的状态。也就是说我们上面应用锁的方式只是在单机的情况下适用，集群模式下就不适用了。

二、redis实现分布式锁原理

        原理就是使用redis的setnx命令，这个命令是给redis里面set值，但是只有这个键不存在的时候才set，所以我们要获取锁时，setnx一个固定的键，获取锁成功；当其他线程也想要获取锁时，也使用setnx命令，这时候是set不到的，所以这个线程就获取锁失败。当业务执行完释放锁时，就把这个键删除就可以了。

图例：

三、使用示例

@Component
public class RedisLock {@Autowiredprivate RedisTemplate<String, String> redisTemplate;/*** 尝试获取分布式锁* @param lockKey 锁的键* @param expireTime 过期时间* @param timeUnit 时间单位* @return 获取锁成功与否*/public String tryLock(String lockKey, long expireTime, TimeUnit timeUnit) {// 使用setIfAbsent方法尝试获取锁（对应Redis的SETNX命令）Boolean locked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, lockValue, expireTime, timeUnit);//设置锁超时时间，避免死锁return locked != null && locked;  //set成功表明获取锁成功}/*** 释放分布式锁* @param lockKey 锁的键* @return 是否释放成功*/public boolean releaseLock(String lockKey) {return redisTemplate.delete(lockKey)}
}

业务中实际加锁操作：


public String lockTest(){String lockKey = "product_stock_lock";try {// 尝试获取锁，超时时间10秒，锁持有时间30秒lockValue = redisLockHelper.tryLock(lockKey, 30, TimeUnit.SECONDS);if (lockValue != null) {// 获取锁成功，执行业务逻辑System.out.println("获取锁成功，处理库存扣减...");// 模拟业务处理Thread.sleep(5000); return "库存扣减成功";} else {// 获取锁失败return "系统繁忙，请稍后重试";}} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();return "操作被中断";} finally {// 释放锁（只有持有锁的线程才能释放）if (lockValue != null) {boolean released = redisLockHelper.releaseLock(lockKey, lockValue);System.out.println("锁释放结果: " + released);}}}

四、锁误删问题

        在上述的使用示例当中，实际上会存在锁误删的问题。具体如下：

  1. 线程1获取锁成功，执行业务代码后阻塞，未执行到手动释放锁的操作，锁超时后自动释放了
  2. 由于锁超时被释放，线程2获取锁成功，执行业务
  3. 线程1阻塞过后，继续执行任务，执行了释放锁操作。但此时锁其实是线程2的，由于没有做判断，线程1执行了释放锁的操作。
  4. 由于锁已经被线程1释放，线程3可以获取锁，执行业务。
  5. 结果：线程2和线程3都同时在执行了只能单个线程执行的业务。

图例：

 解决思路

获取锁时，判断一下标识是否一致；

在setnx时，value的值可以设置成当前线程的name或者id。

因为线程id在jvm里面是自增的，所以在集群模式下，多个jvm可能会存在id相同的线程，所以也是会冲突的，所以id不可行，往下看。

所以可以使用uuid+线程id作为锁的标识

当要释放锁时，先获取锁的值，如果是自己当前的线程id，再进行释放锁

获取锁和释放锁代码优化

@Component
public class RedisLockHelper {@Autowiredprivate RedisTemplate<String, String> redisTemplate;//生成当前锁持有者的唯一标识的uuid前缀private static final String ID_PREFIX= UUID.randomUUID().toString(true) + "-";/*** 尝试获取分布式锁* @param lockKey 锁的键* @param expireTime 过期时间* @param timeUnit 时间单位* @return 锁的唯一标识，获取失败时为null*/public String tryLock(String lockKey, long expireTime, TimeUnit timeUnit) {// 使用UUID前缀+当前线程id作为锁持有者的唯一标识String lockValue = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getid();// 使用setIfAbsent方法尝试获取锁（对应Redis的SETNX命令）Boolean locked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, lockValue, expireTime, timeUnit);return locked != null && locked ? lockValue : null;}/*** 释放分布式锁* @param lockKey 锁的键* @return 是否释放成功*/public boolean releaseLock(String lockKey) {//获取当前线程的标识String currentThreadLock = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getid();// 获取分布式锁内的锁标识String lockValue = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey)  //释放锁时，先判断该锁是不是当前线程持有的      if(currentThreadLock.equals(lockValue)) {//如果当前线程是锁的持有者，就释放锁return redisTemplate.delete(lockKey);}else{return false;}}
}

 业务层使用锁的代码不需要修改

五、锁释放的原子性问题

上一个问题是执行业务时线程阻塞，阻塞结束后误删了锁。

所以我们在释放锁前先判断一下标识，看是否是当前线程的锁再释放就可以解决

但是，当我们判断完标识是一致后，线程1在进行释放锁之前被阻塞了（由于这两者不是原子性）

等到锁过期，其他线程成功获取锁执行业务，那么线程1又误删了锁：

图例

解决思路（Lua脚本）

使用Lua脚本，在脚本里面写一系列操作，然后使用redis客户端调用该脚本，这些操作就会一次性执行，满足原子性。

使用流程

（1）创建并填写Lua脚本文件：

注意：Lua脚本是使用lua语言来写的。具体可以去看一下语法内容，下面只给出一种解决思路和大概的解决流程。后续可以使用redission来简化这些操作

（2）读取lua脚本，形成一个RedisScript，便于后续调用api

（3）执行Lua脚本，释放锁

（4）锁使用：

业务中使用锁的方法都不需要边

总结

  1. 分布式锁利用set nx ex的原理。（set nx的互斥性，ex保证超时释放锁，避免死锁）
  2. 释放锁时要看看锁是不是该线程的持有者，避免误删
  3. 使用Lua脚本满足一组操作的原子性

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编程日记 2025/7/18 1:08:01

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编程日记 2025/7/13 18:25:40