孟茹云 发表于 2025-6-4 20:59:13

学习高可靠Redis分布式锁实现思路

一、分布式锁的必要性

在单体应用时代,我们使用ReentrantLock或synchronized就能解决线程安全问题。但当系统拆分为分布式架构后(目前大多数公司应该不会只是单体应用了),跨进程的共享资源竞争就成了必须要解决的问题。
分布式锁由此应运而生,但是必须解决三大核心问题:

[*]竞态条件:多人操作共享资源,顺序不可控
[*]锁失效:锁自动过期但业务未执行完,其他客户端抢占资源 / 加锁成功但未设置过期时间,服务宕机导致死锁
[*]锁误删:客户端A释放了客户端B持有的锁。
二、核心实现解析(附源码)

2.1 原子性加锁

local lockKey = KEYS            -- 锁的键名,如"order_lock_123"
local lockSecret = ARGV         -- 锁的唯一标识(建议UUID)
local expireTime = tonumber(ARGV) -- 过期时间(单位:秒)

-- 参数有效性校验
if not expireTime or expireTime <= 0 then
    return "0" -- 参数非法直接返回失败
end

-- 原子操作:SET lockKey lockSecret NX EX expireTime
local result = redis.call("set", lockKey, lockSecret, "NX", "EX", expireTime)
return result and "1" or "0" -- 成功返回"1",失败返回"0"设计思路:

[*]续期间隔=过期时间/3(如30s过期则10s续期)
[*]异步线程池需单独配置
[*]双重校验锁状态(内存标记+Redis实际值)
2.3 安全释放锁

local lockKey = KEYS            -- 锁的键名
local lockSecret = ARGV         -- 锁标识
local expireTime = tonumber(ARGV) -- 新的过期时间

-- 参数校验
if not expireTime or expireTime <= 0 then
    return "0"
end

-- 获取当前锁的值
local storedSecret = redis.call("get", lockKey)

-- 续期逻辑
if storedSecret == lockSecret then
    -- 值匹配则延长过期时间
    local result = redis.call("expire", lockKey, expireTime)
    return result == 1 and "1" or "0" -- 续期成功返回"1"
else
    -- 锁不存在或值不匹配
    return "0"
end设计思路:

[*]校验value避免误删其他线程的锁
三、源码

// 定时续约线程
watchdogExecutor.scheduleAtFixedRate(() -> {
    locks.entrySet().removeIf(entry -> entry.getValue().isCancelled());
    for (Entry<String, Lock> entry : locks.entrySet()) {
      if (!entry.getValue().isCancelled()) {
            String result = redisTemplate.execute(RENEWAL_SCRIPT,
                Collections.singletonList(key),
                lock.value, "30");
            if ("0".equals(result)) lock.cancel();
      }
    }
}, 0, 10, TimeUnit.SECONDS);四、如何使用

4.1 配置类

local lockKey = KEYS       -- 锁的键名
local lockSecret = ARGV    -- 要释放的锁标识

-- 获取当前锁的值
local storedSecret = redis.call("get", lockKey)

-- 校验锁归属
if storedSecret == lockSecret then
    -- 值匹配则删除Key
    return redis.call("del", lockKey) == 1 and "1" or "0"
else
    -- 值不匹配
    return "0"
end4.2 使用

package org.example.tao.util;

import com.alibaba.fastjson2.JSON;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript;

import javax.annotation.PreDestroy;
import java.util.Collections;
import java.util.Map;
import java.util.Objects;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class RedisUtils {

    static class Lock {
      private final String value;
      private volatile boolean isCancelled = false;

      public Lock(String value) {
            this.value = value;
      }

      public boolean isCancelled() {
            return isCancelled;
      }

      public void cancel() {
            isCancelled = true;
      }
    }

    private static final String LOCK_LUA = "local lockKey = KEYS\n" + "local lockSecret = ARGV\n" + "local expireTime = tonumber(ARGV)-- 动态过期时间\n" + "if not expireTime or expireTime <= 0 then\n" + "    return \"0\"\n" + "end\n" + "local result = redis.call(\"set\", lockKey, lockSecret, \"NX\", \"EX\", expireTime)\n" + "return result and \"1\" or \"0\"";
    private static final String RELEASE_LOCK_LUA = "local lockKey = KEYS\n" + "local lockSecret = ARGV\n" + "local storedSecret = redis.call(\"get\", lockKey)\n" + "if storedSecret == lockSecret then\n" + "    return redis.call(\"del\", lockKey) == 1 and \"1\" or \"0\"\n" + "else\n" + "    return \"0\"\n" + "end";
    private static final String RENEWAL_LUA = "local lockKey = KEYS\n" + "local lockSecret = ARGV\n" + "local expireTime = tonumber(ARGV)\n" + "if not expireTime or expireTime <= 0 then\n" + "    return \"0\"\n" + "end\n" + "local storedSecret = redis.call(\"get\", lockKey)\n" + "if storedSecret == lockSecret then\n" + "    local result = redis.call(\"expire\", lockKey, expireTime)\n" + "    return result == 1 and \"1\" or \"0\"\n" + "else\n" + "    return \"0\"\n" + "end";

    private final String defaultExpireTime = "30";
    private final RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
    private final Map<String, Lock> locks = new ConcurrentHashMap<>();
    private final ScheduledExecutorService watchdogExecutor = Executors.newScheduledThreadPool(1);

    public RedisUtils(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {
      this.redisTemplate = redisTemplate;
      watchdogExecutor.scheduleAtFixedRate(() -> {
            try {
                System.out.println("watchdogExecutor 执行中... locks => " + JSON.toJSONString(locks));
                locks.entrySet().removeIf(entry -> entry.getValue().isCancelled());
                for (Map.Entry<String, Lock> entry : locks.entrySet()) {
                  String key = entry.getKey();
                  Lock lock = entry.getValue();
                  if (!lock.isCancelled()) {
                        RedisScript<String> redisScript = RedisScript.of(RENEWAL_LUA, String.class);
                        String result = redisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key), lock.value, defaultExpireTime);
                        if (Objects.equals(result, "0")) {
                            lock.cancel(); // 移除已经释放的锁
                        }
                  }
                }
            } catch (Exception e) {
                System.err.println("看门狗任务执行失败: " + e.getMessage());
            }
      }, 0, 10, TimeUnit.SECONDS);
    }

    public boolean acquireLock(String key, String value) {
      RedisScript<String> redisScript = RedisScript.of(LOCK_LUA, String.class);
      String result = redisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key), value, defaultExpireTime);
      if (Objects.equals(result, "1")) {
            locks.put(key, new Lock(value));
            return true;
      }
      return false;
    }

    public boolean acquireLockWithRetry(String key, String value, int maxRetries, long retryIntervalMillis) {
      int retryCount = 0;
      while (retryCount < maxRetries) {
            boolean result = this.acquireLock(key, value);
            if (result) {
                locks.put(key, new Lock(value));
                return true;
            }
            retryCount++;
            try {
                Thread.sleep(retryIntervalMillis);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
                return false;
            }
      }
      return false;
    }

    public boolean releaseLock(String key, String value) {
      RedisScript<String> redisScript = RedisScript.of(RELEASE_LOCK_LUA, String.class);
      String result = redisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key), value);
      if (Objects.equals(result, "1")) {
            Lock lock = locks.get(key);
            if (lock != null) {
                lock.cancel();
            }
            return true;
      }
      return false;
    }

    @PreDestroy
    public void shutdown() {
      watchdogExecutor.shutdown();
      try {
            if (!watchdogExecutor.awaitTermination(60, TimeUnit.SECONDS)) {
                watchdogExecutor.shutdownNow();
            }
      } catch (InterruptedException e) {
            watchdogExecutor.shutdownNow();
      }
    }
}后记

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