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从原理到实践，分析 Redisson 分布式锁的实现方案

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之前我们讲解了如何用 Redis 实现分布式锁的方案，它提供了简单的原语来实现基于Redis的分布式锁。然而，Redis作为分布式锁的实现方式也存在一些缺点。本文将引入Redisson来实现分布式锁。

传送门：https://blog.csdn.net/Ascend1977/article/details/131221941

1Redisson是什么

Redisson是一个基于Redis的分布式Java框架。它提供了丰富的功能和工具，帮助开发者在分布式系统中解决数据共享、并发控制和任务调度等问题。通过使用Redisson，开发者可以轻松地操作Redis的分布式对象（如集合、映射、队列等），实现可靠的分布式锁机制，以及管理和调度分布式环境中的任务和服务。

Redisson提供的功能

分布式对象：

  • 分布式集合（Set、SortedSet、List）
  • 分布式映射（Map）
  • 分布式队列（Queue、Deque）
  • 分布式锁（Lock）
  • 分布式计数器（AtomicLong）

分布式限流：

  • 令牌桶算法（Rate Limiter）
  • 漏桶算法（Rate Limiter）

分布式发布订阅：

  • 发布订阅模式（Pub-Sub）
  • 消息监听器容器（Message Listener Container）

分布式锁和同步：

  • 可重入锁（ReentrantLock）
  • 公平锁（FairLock）
  • 联锁（MultiLock）
  • 红锁（RedLock）
  • 读写锁（ReadWriteLock）
  • 信号量（Semaphore）
  • 闭锁（CountDownLatch）
  • 栅栏（CyclicBarrier）

分布式服务和任务调度：

  • 远程服务（Remote Service）
  • 分布式任务调度器（Task Scheduler）
  • 分布式延迟队列（Delayed Queue）

分布式地理空间索引（Geospatial Index）：

  • 地理位置存储
  • 地理位置搜索

分布式布隆过滤器（Bloom Filter）和可布隆过滤器（Bloom Filter）。

分布式缓存：

  • 对Redis进行本地缓存
  • Spring缓存注解支持

分布式连接池：

  • 支持连接池管理和维护

Redis集群和哨兵支持：

  • 支持Redis集群模式
  • 支持Redis哨兵模式
  • 对于使用Redis集群部署的场景，Redisson可以自动识别和操作集群中的多个节点，保证数据的高可用性和扩展性。而对于使用Redis哨兵模式部署的场景，Redisson可以监控并切换到可用的主从节点，实现高可靠性和容错能力。

Spring集成：

  • 与Spring框架的无缝集成
  • 支持Spring缓存注解

2Redisson分布式锁

Redisson的分布式锁的特点

线程安全：分布式锁可以确保在多线程和多进程环境下的数据一致性和可靠性。

  • 可重入性： 同一个线程可以多次获取同一个锁，避免死锁的问题。

  • 锁超时： 支持设置锁的有效期，防止锁被长时间占用而导致系统出现问题。

  • 阻塞式获取锁： 当某个线程尝试获取锁时，如果锁已经被其他线程占用，则该线程可以选择等待直到锁释放。

  • 无阻塞式获取锁： 当某个线程尝试获取锁时，如果锁已经被其他线程占用，则该线程不会等待，而是立即返回获取锁失败的信息。

Redisson的分布式锁的缺点

单点故障： Redisson的分布式锁依赖于Redis集群，如果Redis集群出现故障或不可用，可能导致分布式锁的可靠性和可用性受到影响。因此，在使用Redisson分布式锁时，需要特别关注Redis集群的稳定性和高可用性。

锁竞争： 当多个线程同时请求获取分布式锁时，可能出现锁竞争的情况。如果锁竞争较为激烈，可能会导致性能下降和请求超时等问题。此外，由于Redisson分布式锁是基于Redis进行实现的，如果Redis节点的处理能力无法满足高并发的锁请求，可能会导致锁请求被延迟或阻塞。

死锁风险： 分布式环境下，由于网络通信、节点故障等因素，可能导致锁无法正常释放，从而引发死锁问题。需要合理设计和使用锁的超时时间、自动释放机制等来降低死锁风险。

锁粒度管理： 在分布式环境下，锁的粒度管理是一个重要的问题。过于细粒度的锁可能导致并发性能下降，而过于粗粒度的锁可能会影响系统的可伸缩性和并发性能。需要根据具体的业务场景和并发访问模式合理选择锁的粒度。

数据一致性： 使用分布式锁保证多个操作的原子性是很常见的应用场景之一。然而，分布式锁通常只能提供粗粒度的互斥访问，不能保证数据的完全一致性。在一些特定的应用场景中，可能需要额外的措施来确保数据的最终一致性。

Redisson分布式锁源码分析

public interface RLock extends Lock, RLockAsync {
    String getName();
 
    void lockInterruptibly(long var1, TimeUnit var3) throws InterruptedException;
 
    boolean tryLock(long var1, long var3, TimeUnit var5) throws InterruptedException;
 
    void lock(long var1, TimeUnit var3);
 
    boolean forceUnlock();
 
    boolean isLocked();
 
    boolean isHeldByThread(long var1);
 
    boolean isHeldByCurrentThread();
 
    int getHoldCount();
 
    long remainTimeToLive();
}

RLock接口主要继承了Lock接口，它是Redisson提供的用于分布式锁的核心接口，它定义了获取锁和释放锁等方法 ，并扩展了很多方法。

如：

void lock(long leaseTime, TimeUnit unit)

  • 功能：获取锁，并设置锁的自动释放时间。
  • 参数：
    • leaseTime：锁的自动释放时间。
    • unit：时间单位。

RFuture<Void> lockAsync(long leaseTime, TimeUnit unit)

  • 功能：异步方式获取锁，并设置锁的自动释放时间。
  • 参数：
    • leaseTime：锁的自动释放时间。
    • unit：时间单位。
  • 返回值：一个RFuture对象，表示异步操作的结果。

boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException

  • 功能：尝试在指定的等待时间内获取锁，并设置锁的自动释放时间。
  • 参数：
    • waitTime：等待获取锁的最大时间量。
    • leaseTime：锁的自动释放时间。
    • unit：时间单位。
  • 返回值：如果在等待时间内成功获取锁，则返回true；否则返回false。
  • 异常：如果在等待获取锁的过程中被中断，则抛出InterruptedException。

通过上述方法，RLock接口提供了更多对lock()方法的拓展，使得在获取锁时可以设置自动释放时间或进行异步操作。这样可以更加灵活地控制锁的行为，适应不同场景下的需求。

除了上述拓展，RLock接口还提供了其他方法来支持可重入锁、公平锁、红锁、读写锁等特性，以便满足更为复杂的分布式锁需求。

3Spring Boot 整合 Redisson 分布式锁

添加Maven依赖

<!-- Redisson依赖 -->
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>3.16.2</version>
</dependency>
 
<!-- Spring Data Redis依赖 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

配置Redisson连接application.yml

spring:
  redis:
    cluster:
      nodes:
        - 127.0.0.1:7000
        - 127.0.0.1:7001
        - 127.0.0.1:7002
    password: yourRedisPassword

创建Redisson客户端

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
 
@Configuration
public class RedissonConfig {
 
    @Value("${spring.redis.cluster.nodes}")
    private String clusterNodes;
 
    @Value("${spring.redis.password}")
    private String password;
 
    @Bean
    public RedissonClient redissonClient() {
        Config config = new Config();
        config.useClusterServers()
                .addNodeAddress(clusterNodes.split(","))
                .setPassword(password);
 
        return Redisson.create(config);
    }
}

使用分布式锁

在需要使用分布式锁的地方注入RedissonClient实例，并使用getLock方法创建一个分布式锁对象（RLock）。

import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
 
@Service
public class SomeService {
 
    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;
 
    public void doSomething() {
        String lockKey = "myLock"; // 锁的key
 
        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
        try {
            lock.lock(); // 获取锁
            // 在这里执行需要加锁保护的代码
        } finally {
            lock.unlock(); // 释放锁
        }
    }
}

RLock.lock()

使用Rlock.lock() 方法时 ，如果当前没有其他线程或进程持有该锁，那么调用线程将立即获得锁定，并继续执行后续的代码。如果其他线程或进程已经持有了该锁，那么调用线程将被阻塞，直到该锁被释放为止。

此外，Rlock.lock() 方法还具有以下特点：

  • 可重入性： 同一个线程可以多次调用 Rlock.lock() 方法而不会造成死锁，只需确保每次 lock() 调用都有相应的 unlock() 调用与之匹配。
  • 超时机制： 可以通过 lock() 方法中的参数设置等待锁的超时时间，避免因为无法获得锁而一直等待。
  • 自动续期： 当线程持有锁的时间超过设置的锁的过期时间时，Redisson 会自动延长锁的有效期，避免因为业务执行时间过长而导致锁过期。
  • 防止死锁： Redisson 通过唯一标识锁的 ID 来区分不同的锁，防止发生死锁。

lock() 方法加锁流程

从原理到实践，分析 Redisson 分布式锁的实现方案

RLock.unlock()

RLock.unlock()方法用于释放由Redission分布式锁所保护的资源。它允许持有锁的线程主动释放锁，从而允许其他线程获取该锁并访问共享资源。

注意事项：

RLock.unlock()方法应该在保护的临界区代码执行完毕后进行调用，以确保锁的及时释放。

在多线程环境下，释放锁的顺序应该与获取锁的顺序相对应，以避免死锁或资源争用的问题。

如果当前线程没有持有锁，调用RLock.unlock()方法不会抛出异常，也不会影响其他线程。

如果Redisson客户端刚加锁成功，并且未指定leaseTime，后台会启动一个定时任务watchdog每隔10s检查key，key如果存在就为它⾃动续命到30s；在watchdog定时任务存在的情况下，如果不是主动释放锁，那么key将会⼀直的被watchdog这个定时任务维持加锁。但是如果客户端宕机了，定时任务watchdog也就没了，也就没有锁续约机制了，那么过完30s之后，key会⾃动被删除、key对应的锁也自动被释放了。

unlock()方法解锁流程

从原理到实践，分析 Redisson 分布式锁的实现方案
来源：blog.csdn.net/Ascend1977/
article/details/131373419
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原文始发于微信公众号（Java知音）：从原理到实践，分析 Redisson 分布式锁的实现方案

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