架构-轻松搞懂锁和分布式锁

左手的ㄟ右手 2022-04-06 16:16 251阅读 0赞

### 为什么使用锁: ###

多线程环境中，经常遇到多个线程访问同一个 共享资源 ，这时候作为开发者必须考虑如何**维护数据一致性**，这就需要某种机制来保证只有满足某个条件（获取锁成功）的线程才能访问资源，而不满足条件（获取锁失败）的线程只能等待，在下一轮竞争中来获取锁才能访问资源。

### 什么是分布式锁? ###

1.  线程锁  
    主要用来给方法、代码块加锁。当某个方法或代码使用锁，在同一时刻仅有一个线程执行该方法或该代码段。线程锁只在同一JVM中有效果，因为线程锁的实现在根本上是依靠线程之间共享内存实现的，比如Synchronized、Lock等。
2.  进程锁  
    为了控制同一操作系统中多个进程访问某个共享资源，因为进程具有独立性，各个进程无法访问其他进程的资源，因此无法通过synchronized等线程锁实现进程锁。
3.  分布式锁  
    **实现不同机器对同一资源的加锁**,当多个进程不在同一个系统中，用分布式锁控制多个进程对资源的访问。

### 分布式锁的特点 ###

1、互斥性：任意时刻，只能有一个客户端获取锁，不能同时有两个客户端获取到锁。  
2、安全性：锁只能被持有该锁的客户端删除，不能由其它客户端删除。  
3、死锁：获取锁的客户端因为某些原因（如down机等）而未能释放锁，其它客户端再也无法获取到该锁。  
4、容错：当部分节点（redis节点等）down机时，客户端仍然能够获取锁和释放锁。

## 分布式锁(redis的简单实现) ##

1.  数据库乐观锁；
2.  基于Redis的分布式锁；
3.  基于ZooKeeper的分布式锁

#### 1.加锁 ####

最简单的方法是使用setnx命令。key是锁的唯一标识，按业务来决定命名。比如想要给一种商品的秒杀活动加锁，可以给key命名为 “lock\_sale\_商品ID” 。而value设置成什么呢？我们可以姑且设置成1。加锁的伪代码如下：

SETNX key value

> 将 key 的值设为 value ，当且仅当 key 不存在。若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不做任何动作。SETNX 是『SET if Not eXists』(如果不存在，则 SET)的简写。

时间复杂度：O(1)  
返回值：  
设置成功，返回 1 。  
设置失败，返回 0 。  
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。

#### 2.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。

#### 3.设置超时时间 ####

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）
     do something ......
     del（key）
     }

### redis 分布式请参考其他文章 ###

[https://blog.csdn.net/qq\_36762677/article/details/82880239][https_blog.csdn.net_qq_36762677_article_details_82880239]

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### 代码区 ###

private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
     /** * 尝试获取分布式锁 * @param jedis Redis客户端 * @param lockKey 锁 * @param requestId 线程Id * @param expireTime 超期时间 * @return 是否获取成功 */
     public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) { 
    	 String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
    	 if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) { 
    	 	return true;
    	 }
    	 return false;
     }
    private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;
     /** * 释放分布式锁 * @param jedis Redis客户端 * @param lockKey 锁 * @param requestId 请求标识 * @return 是否释放成功 */
     public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) { 
    	 String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
    	 Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));
    	 if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) { 
    	 	return true;
    	 }
    	 return false;
     }

[https://www.cnblogs.com/garryfu/p/7978611.html][https_www.cnblogs.com_garryfu_p_7978611.html]

[https_blog.csdn.net_qq_36762677_article_details_82880239]: https://blog.csdn.net/qq_36762677/article/details/82880239
[https_www.cnblogs.com_garryfu_p_7978611.html]: https://www.cnblogs.com/garryfu/p/7978611.html