1.何为分布式锁
java synchronized和Reentrantlock等只能保证同一个JVM进程的多个线程同步执行
而在分布式集群中,可以用分布式锁,实现资源同步访问。
2.实现分布式锁的常用方式
redis分布式锁
利用Redis的setnx命令。此命令同样是原子性操作,只有在key不存在的情况下,才能set成功
Zookeeper分布式锁
利用Zookeeper的顺序临时节点,来实现分布式锁和等待队列。Zookeeper设计的初衷,就是为了实现分布式锁服务的。
Chubby
Google公司实现的粗粒度分布式锁服务,底层利用了Paxos一致性算法。
3.Redis方式实现分布式锁
加锁
用setnx命令,key是锁的唯一标识,按业务来决定命名
setnx(key,1)
当一个线程执行setnx返回1,说明key原本不存在,该线程成功得到了锁;当一个线程执行setnx返回0,说明key已经存在,该线程抢锁失败。
解锁
有加锁就得有解锁。当得到锁的线程执行完任务,需要释放锁,以便其他线程可以进入。释放锁的最简单方式是执行del指令,伪代码如下:
del(key)
释放锁之后,其他线程就可以继续执行setnx命令来获得锁。
锁超时
锁超时是什么意思呢?如果一个得到锁的线程在执行任务的过程中挂掉,来不及显式地释放锁,这块资源将会永远被锁住,别的线程再也别想进来。
所以,setnx的key必须设置一个超时时间,以保证即使没有被显式释放,这把锁也要在一定时间后自动释放。setnx不支持超时参数,所以需要额外的指令,伪代码如下:
expire(key, 30)
综合起来,我们分布式锁实现的第一版伪代码如下:
if(setnx(key,1) == 1){
expire(key,30)
try {
do something ......
} finally {
del(key)
}
}
setnx和expire的非原子性
setnx刚执行成功,还未来得及执行expire指令,线程中断了,锁没有设置过期时间,变成“永生”,其他线程无法获得锁。
2.6.12以上版本为set指令增加了可选参数
set(key,1,30,NX)实现原子性
EX seconds − 设置指定的到期时间(以秒为单位)。
PX milliseconds - 设置指定的到期时间(以毫秒为单位)。
NX - 仅在键不存在时设置键。
XX - 只有在键已存在时才设置。
示例:redis 127.0.0.1:6379> SET mykey "redis" EX 60 NXOK
删除key的时候如果可能存在误删其他线程的key,删除key时应该删除本线程的key
优化代码变成
f(set(key,threadId,30,NX)
{
try {
do something ......
} finally {
if(threadId .equals(redisClient.get(key))){
del(key)
}
}
}
并发情况下如果线程的执行时间超过设置的过期时间,上面的解决方案都存在缺陷,比如线程a执行需要60s,30s的时候,锁超时,其他线程能拿到锁,我们可以让获得锁的线程开启一个守护线程,用来给快要过期的锁“续航”,当过去了29秒,线程A还没执行完,这时候守护线程会执行expire指令,为这把锁“续命”20秒。守护线程从第29秒开始执行,每20秒执行一次,当线程A执行完任务,会显式关掉守护线程。
守护线程版本代码:
String threadId = Thread.currentThread().getName();
if ("OK".equals(jedis.set("leo_lock_key", threadId, "NX", "EX", 30))) {
Thread thread =new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(29);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
while (true) {
jedis.pexpire("leo_lock_key", 20);
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
thread.setDaemon(true);
thread.start();
try {
System.out.println(" do something ......");
}finally {
if (threadId.equals(jedis.get("leo_lock_key"))) {
jedis.del("leo_lock_key");
}
}
}