分布式锁

没有最最完美的方案，只有最适合的方案

概述

大家如果学习过 JUC 的话，应该对并发问题有更深刻的了解。对于采用哪种方案来解决并发问题也有自己的理解。但是，JUC 的内容只是帮助你在一个 JVM 中解决共享资源竞争问题，而事实上现在很多项目会用到微服务或分布式部署，那么仅使用 JUC 是无法解决的。上吧！分布式锁就是你了！ 我只了解 Redis 的分布式锁，只能给大家介绍 Redis 实现分布式锁相关的内容嘻嘻。Redis 中使用分布式锁的话简单来说就是使用setnx（set if not exists）命令。当 key 不存在时，把 value 赋值，而当 key 已经存在则不进行任何操作。所以我们在操作共享资源时候去setnx一下，如果返回 true 则可以操作共享资源，如果返回 false 则不能操作共享资源。这样是不是就解决了并发问题呢嘿嘿？非也非也。

如何设计分布式锁？

那我们考虑一下如何设计一个分布式锁吧！

1. 分布式锁释放

   1. 比如获取分布式锁后，业务代码出现异常导致无法释放锁怎么办？（使用 try-catch-finally?）
   2. 那如果是执行业务代码时服务器突然挂了（锁来不及释放就挂了）怎么办？（加个过期时间？）

2. 分布式锁删除问题: 如何保证自己加的分布式锁不会被别人删除呢？ 是自己线程本身加的锁才可以删除,可以把自己的线程的 id 添加到分布式锁中。

3. 在业务代码还没有执行完，锁就已经过期了怎么办？ 答案是进行锁续期！设置定时任务，每过一定时间后，检查分布式锁是否还在，然后进行续期

4. 主从架构中，对主节点加锁成功，主节点会去异步同步从节点，而当主节点还没来得及通知从节点自己就挂了。而又有一个新的请求来获取分布式锁了（扣减同一个商品）。这时因为主节点挂了，从节点被选举为新的主节点，而它没来得及同步，所以新的请求也会得到分布式锁。这时候该怎么办？

   1. 我们可以通过Redlock机制，使 Java 客户端对多个 Redis 服务端发送加锁命令，当超过半数的 Redis 服务端响应加锁成功后，Java 客户端才会认为加锁成功。这时来新的请求加锁，发现无法得到半数以上加锁成功的响应，就认为加锁失败。
   2. 如果使用 RedLock 的话，三个Redis 节点就可以做到高可用了，我可以随便挂掉其中的一台机器。那如果部署 5 个 Redis 节点怎样呢？那你就得保证大于 2.5（至少是 3）个节点给你返回加锁成功，这时你就可以随便挂其中两台了（可用性提高了）。那么部署 4 个节点怎么样呢？其实也可以但是就可用性方面比，与 3 个节点没区别，因为 4 个节点要保证大于 2 个（至少是 3）节点返回加锁成功，才可以。这与 3 个 Redis 节点对可用性提高的效果是相同的。

graph TD
    A[Java Client] -->|加锁| B1[redis1]
    A -->|加锁| B2[redis2]
    A -->|加锁| B3[redis3]
    B1 -->|成功反馈?| C(超过半数的节点加锁成功, JavaClient才认为加锁成功)
    B2 -->|成功反馈?| C
    B3 -->|成功反馈?| C

5. Redlock 的坑
   1. 使用了 Redlock 后的主节点不能设置从节点，否则可能会出现与上面相似的问题。假设我们还是使用了 3 个 Redis 服务端：因为 Redis 的主从架构，主节点挂了，从节点会自动成为新的主节点，此时从节点还没来得及同步，主节点就挂了。（原来是两个主节点记录了分布式锁，挂了一个后的从节点没有同步到，只有一个节点记录了分布式锁，所以其他请求还可以获得这个分布式锁）这时来新的请求加锁，发现无法得到半数以上加锁成功的响应，就认为加锁失败。
   2. Redis 如果使用 AOF 来持久化的话，如果参数设置为“每秒更新一次”，也有可能出现问题，因为加分布式锁的命令恰好在那 1 秒内，而这时 Redis 挂了，也会出现其他请求获得到锁的问题。

Redisson

感觉自己写分布式锁用起来太费劲了？上吧！Redisson 让大家见识一下你的实力吧！Redisson 是 Java 语言实现的分布式锁，它早就帮你把可能出现的问题都给你解决了，只要调用其 api 就可以了。

Redisson 的锁续期是怎么做到的？

执行定时任务

Timeout task = this.getServiceManager().newTimeout(new TimerTask() {
    public void run(Timeout timeout) throws Exception {
        // 定时任务执行逻辑
    }
    // 定时任务的执行间隔时间，为锁的租约时间的三分之一
}, this.internalLockLeaseTime / 3L, TimeUnit.MILLISECONDS);

分布式锁如何可重入

使用 Hash 作为锁的 value，Hash 的 key 是线程 id，value 是重入次数。然后采用 lua 脚本来确保加锁重入和释放锁的原子性。

分布式锁性能优化

如何让一个秒杀场景（高并发）的并发度突然提高 10 倍？

1. 分段锁：比如一件商品有 100 个库存，你不选择把 100 个库存放到一个 key 里，而是分成 10 个 key，这样就可以有 10 个请求同时拿到分布式锁。但这样的话后端代码肯定会更加复杂。