如何设计一个分布式锁？如何对锁性能进行优化？

如何设计一个分布式锁？如何对锁性能进行优化？

分布式锁的本质：就是在所有进程都能访问到的一个地方（如数据库、zookeeper、Redis），设置一个锁资源，让这些进程都来竞争锁资源。通常对于分布式锁，会要求响应快、性能高、与业务无关。

Redis实现分布式锁：

• SETNX key value :NX表示NOT EXIST，当key不存在时就将key设置为value，并返回1，如果key不存在则直接返回0。
• EXPIRE key locktime :设置key的有效时长。
• DEL key：删除key
• GETSET key value: 先GET再SET，即先返回key对应的值（如果没有就返回空），然后将key设置成value。

1. 最简单的分布式锁：SETNX加锁，DEL解锁。存在的问题：如果获取到锁的进程执行失败，他就永远不会主动解锁，那这个锁就被锁死了。

public boolean tryLock(RedisConnect conn){
  if(conn.SETNX("mykey", "1")==1){
     return true;
  }else{
     return false;
  }
}

2. 解决方案：给锁设置过期时间。存在的问题：SETNX和EXPIRE并不是原子性的，所以获取到锁的进程有可能还没有执行EXPIRE指令，就挂了，这样锁还是会被锁死。

public boolean tryLock(RedisConnect conn){
  if(conn.SETNX("mykey", "1")==1){
     // 给锁设置过期时间
     conn.EXPIER("mykey", 1000);
     return true;
  }else{
     return false;
  }
}

3. 解决方案：将锁的内容设置为过期时间（客户端时间+过期时长），SETNX获取锁失败时，拿过期时间跟当前时间比对，如果是过期锁，就先删除锁，再重新上锁。存在的问题：高并发场景下，会产生多个进程同时拿到锁的情况。

public boolean tryLock(RedisConnect conn){
  long nowTime = System.currentTimeMillis();
  long expireTime = nowTime+1000;
  if(conn.SETNX("mykey", "expireTime)==1){
     // 给锁设置过期时间
     // conn.EXPIER("mykey", 1000);
     return true;
  }else{
    // SETNX获取锁失败时，拿过期时间跟当前时间比对，如果是过期锁，就先删除锁，再重新上锁。
    long val = conn.get("mykey");
    if(val!=null&&val<nowTime){
      // 此处直接覆盖锁
       conn.SET("mykey", expireTime);
       return true;
        }
     return false;
  }
}

4. 解决方案：SETNX失败后，获取锁上面的时间戳，然后用GETSET，将自己的过期时间更新上去，并获取旧值。如果这个旧值，跟之前获得的时间戳是不一样的，就表示这个锁已经被其他进程占用了，自己就要放弃竞争锁。

public boolean tryLock(RedisConnect conn){
  // 将锁的内容设置为过期时间（客户端时间+过期时长）
  long nowTime = System.currentTimeMillis();
  long expireTime = nowTime+1000;
  if(conn.SETNX("mykey", "expireTime)==1){
     conn.EXPIER("mykey", 1000);
     return true;
  }else{
    // SETNX失败后，获取锁上面的时间戳
    long oldVal = conn.get("mykey");
    if(oldVal!=null&&oldVal<nowTime){
        // 然后用GETSET，将自己的过期时间更新上去，并获取旧值
        long currentVal = conn.GETSET("mykey", expireTime);
        if(oldVal==currentVal){
            conn.EXPIRE("mykey", 1000);
            return true;
        }
        // 如果这个旧值，跟之前获得的时间戳是不一样的，就表示这个锁已经被其他进程占用了，自己就要放弃竞争锁。
        return false;
     }
     return false;
  }
}

5. 上面各种优化的根本问题在于：SETNX和EXPIRE两个指令无法保证原子性。
   Redis2.6提供了直接执行lua脚本的方式，通过lua脚本来保证原子性。redission