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  • 常见分布式锁的基本实现

    二、分布式锁应该具备哪些条件

    在分析分布式锁的三种实现方式之前,先了解一下分布式锁应该具备哪些条件:

    1、在分布式系统环境下,一个方法在同一时间只能被一个机器的一个线程执行;

    2、高可用的获取锁与释放锁;

    3、高性能的获取锁与释放锁;

    4、具备可重入特性;

    5、具备锁失效机制,防止死锁;

    6、具备非阻塞锁特性,即没有获取到锁将直接返回获取锁失败。

    三、分布式锁的三种实现方式

    目前几乎很多大型网站及应用都是分布式部署的,分布式场景中的数据一致性问题一直是一个比较重要的话题。
    分布式的CAP理论告诉我们“任何一个分布式系统都无法同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容错性(Partition tolerance),最多只能同时满足两项。”
    所以,很多系统在设计之初就要对这三者做出取舍。在互联网领域的绝大多数的场景中,都需要牺牲强一致性来换取系统的高可用性,系统往往只需要保证“最终一致性”,只要这个最终时间是在用户可以接受的范围内即可。

    https://blog.csdn.net/sinat_29774479/article/details/82664672

    #redis
    spring.redis.host=localhost
    spring.redis.port=7001
    spring.redis.password=
    spring.redis.database=8
    spring.redis.timeout=20000
    spring.redis.lettuce.pool.max-active=8
    spring.redis.lettuce.pool.min-idle=0
    spring.redis.lettuce.pool.max-idle=3
    spring.redis.lettuce.pool.max-wait=-1

    8.1. 可重入锁(Reentrant Lock)

    基于Redis的Redisson分布式可重入锁RLock Java对象实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口。同时还提供了异步(Async)反射式(Reactive)RxJava2标准的接口。

    RLock lock = redisson.getLock("anyLock");
    // 最常见的使用方法
    lock.lock();

    大家都知道,如果负责储存这个分布式锁的Redisson节点宕机以后,而且这个锁正好处于锁住的状态时,这个锁会出现锁死的状态。为了避免这种情况的发生,Redisson内部提供了一个监控锁的看门狗,它的作用是在Redisson实例被关闭前,不断的延长锁的有效期。默认情况下,看门狗的检查锁的超时时间是30秒钟,也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。

    另外Redisson还通过加锁的方法提供了leaseTime的参数来指定加锁的时间。超过这个时间后锁便自动解开了。

    // 加锁以后10秒钟自动解锁
    // 无需调用unlock方法手动解锁
    lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
    
    // 尝试加锁,最多等待100秒,上锁以后10秒自动解锁
    boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
    if (res) {
       try {
         ...
       } finally {
           lock.unlock();
       }
    }

    Redisson同时还为分布式锁提供了异步执行的相关方法:

    RLock lock = redisson.getLock("anyLock");
    lock.lockAsync();
    lock.lockAsync(10, TimeUnit.SECONDS);
    Future<Boolean> res = lock.tryLockAsync(100, 10, TimeUnit.SECONDS);

    RLock对象完全符合Java的Lock规范。也就是说只有拥有锁的进程才能解锁,其他进程解锁则会抛出IllegalMonitorStateException错误。但是如果遇到需要其他进程也能解锁的情况,请使用分布式信号量Semaphore 对象.

    8.2. 公平锁(Fair Lock)

    基于Redis的Redisson分布式可重入公平锁也是实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口的一种RLock对象。同时还提供了异步(Async)反射式(Reactive)RxJava2标准的接口。它保证了当多个Redisson客户端线程同时请求加锁时,优先分配给先发出请求的线程。所有请求线程会在一个队列中排队,当某个线程出现宕机时,Redisson会等待5秒后继续下一个线程,也就是说如果前面有5个线程都处于等待状态,那么后面的线程会等待至少25秒。

    RLock fairLock = redisson.getFairLock("anyLock");
    // 最常见的使用方法
    fairLock.lock();

    大家都知道,如果负责储存这个分布式锁的Redis节点宕机以后,而且这个锁正好处于锁住的状态时,这个锁会出现锁死的状态。为了避免这种情况的发生,Redisson内部提供了一个监控锁的看门狗,它的作用是在Redisson实例被关闭前,不断的延长锁的有效期。默认情况下,看门狗的检查锁的超时时间是30秒钟,也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。

    另外Redisson还通过加锁的方法提供了leaseTime的参数来指定加锁的时间。超过这个时间后锁便自动解开了。

    // 10秒钟以后自动解锁
    // 无需调用unlock方法手动解锁
    fairLock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
    
    // 尝试加锁,最多等待100秒,上锁以后10秒自动解锁
    boolean res = fairLock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
    ...
    fairLock.unlock();

    Redisson同时还为分布式可重入公平锁提供了异步执行的相关方法:

    RLock fairLock = redisson.getFairLock("anyLock");
    fairLock.lockAsync();
    fairLock.lockAsync(10, TimeUnit.SECONDS);
    Future<Boolean> res = fairLock.tryLockAsync(100, 10, TimeUnit.SECONDS);

    8.3. 联锁(MultiLock)

    基于Redis的Redisson分布式联锁RedissonMultiLock对象可以将多个RLock对象关联为一个联锁,每个RLock对象实例可以来自于不同的Redisson实例。

    RLock lock1 = redissonInstance1.getLock("lock1");
    RLock lock2 = redissonInstance2.getLock("lock2");
    RLock lock3 = redissonInstance3.getLock("lock3");
    
    RedissonMultiLock lock = new RedissonMultiLock(lock1, lock2, lock3);
    // 同时加锁:lock1 lock2 lock3
    // 所有的锁都上锁成功才算成功。
    lock.lock();
    ...
    lock.unlock();

    大家都知道,如果负责储存某些分布式锁的某些Redis节点宕机以后,而且这些锁正好处于锁住的状态时,这些锁会出现锁死的状态。为了避免这种情况的发生,Redisson内部提供了一个监控锁的看门狗,它的作用是在Redisson实例被关闭前,不断的延长锁的有效期。默认情况下,看门狗的检查锁的超时时间是30秒钟,也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。

    另外Redisson还通过加锁的方法提供了leaseTime的参数来指定加锁的时间。超过这个时间后锁便自动解开了。

    RedissonMultiLock lock = new RedissonMultiLock(lock1, lock2, lock3);
    // 给lock1,lock2,lock3加锁,如果没有手动解开的话,10秒钟后将会自动解开
    lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
    
    // 为加锁等待100秒时间,并在加锁成功10秒钟后自动解开
    boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
    ...
    lock.unlock();

    8.4. 红锁(RedLock)

    基于Redis的Redisson红锁RedissonRedLock对象实现了Redlock介绍的加锁算法。该对象也可以用来将多个RLock对象关联为一个红锁,每个RLock对象实例可以来自于不同的Redisson实例。

    RLock lock1 = redissonInstance1.getLock("lock1");
    RLock lock2 = redissonInstance2.getLock("lock2");
    RLock lock3 = redissonInstance3.getLock("lock3");
    
    RedissonRedLock lock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3);
    // 同时加锁:lock1 lock2 lock3
    // 红锁在大部分节点上加锁成功就算成功。
    lock.lock();
    ...
    lock.unlock();

    大家都知道,如果负责储存某些分布式锁的某些Redis节点宕机以后,而且这些锁正好处于锁住的状态时,这些锁会出现锁死的状态。为了避免这种情况的发生,Redisson内部提供了一个监控锁的看门狗,它的作用是在Redisson实例被关闭前,不断的延长锁的有效期。默认情况下,看门狗的检查锁的超时时间是30秒钟,也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。

    另外Redisson还通过加锁的方法提供了leaseTime的参数来指定加锁的时间。超过这个时间后锁便自动解开了。

    RedissonRedLock lock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3);
    // 给lock1,lock2,lock3加锁,如果没有手动解开的话,10秒钟后将会自动解开
    lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
    
    // 为加锁等待100秒时间,并在加锁成功10秒钟后自动解开
    boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
    ...
    lock.unlock();

    8.5. 读写锁(ReadWriteLock)

    基于Redis的Redisson分布式可重入读写锁RReadWriteLock Java对象实现了java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock接口。其中读锁和写锁都继承了RLock接口。

    分布式可重入读写锁允许同时有多个读锁和一个写锁处于加锁状态。

    RReadWriteLock rwlock = redisson.getReadWriteLock("anyRWLock");
    // 最常见的使用方法
    rwlock.readLock().lock();
    // 或
    rwlock.writeLock().lock();

    大家都知道,如果负责储存这个分布式锁的Redis节点宕机以后,而且这个锁正好处于锁住的状态时,这个锁会出现锁死的状态。为了避免这种情况的发生,Redisson内部提供了一个监控锁的看门狗,它的作用是在Redisson实例被关闭前,不断的延长锁的有效期。默认情况下,看门狗的检查锁的超时时间是30秒钟,也可以通过修改Config.lockWatchdogTimeout来另行指定。

    另外Redisson还通过加锁的方法提供了leaseTime的参数来指定加锁的时间。超过这个时间后锁便自动解开了。

    // 10秒钟以后自动解锁
    // 无需调用unlock方法手动解锁
    rwlock.readLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);
    // 或
    rwlock.writeLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);
    
    // 尝试加锁,最多等待100秒,上锁以后10秒自动解锁
    boolean res = rwlock.readLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
    // 或
    boolean res = rwlock.writeLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
    ...
    lock.unlock();

    8.6. 信号量(Semaphore)

    基于Redis的Redisson的分布式信号量(Semaphore)Java对象RSemaphore采用了与java.util.concurrent.Semaphore相似的接口和用法。同时还提供了异步(Async)反射式(Reactive)RxJava2标准的接口。

    RSemaphore semaphore = redisson.getSemaphore("semaphore");
    semaphore.acquire();
    //或
    semaphore.acquireAsync();
    semaphore.acquire(23);
    semaphore.tryAcquire();
    //或
    semaphore.tryAcquireAsync();
    semaphore.tryAcquire(23, TimeUnit.SECONDS);
    //或
    semaphore.tryAcquireAsync(23, TimeUnit.SECONDS);
    semaphore.release(10);
    semaphore.release();
    //或
    semaphore.releaseAsync();

    8.7. 可过期性信号量(PermitExpirableSemaphore)

    基于Redis的Redisson可过期性信号量(PermitExpirableSemaphore)是在RSemaphore对象的基础上,为每个信号增加了一个过期时间。每个信号可以通过独立的ID来辨识,释放时只能通过提交这个ID才能释放。它提供了异步(Async)反射式(Reactive)RxJava2标准的接口。

    RPermitExpirableSemaphore semaphore = redisson.getPermitExpirableSemaphore("mySemaphore");
    String permitId = semaphore.acquire();
    // 获取一个信号,有效期只有2秒钟。
    String permitId = semaphore.acquire(2, TimeUnit.SECONDS);
    // ...
    semaphore.release(permitId);

    8.8. 闭锁(CountDownLatch)

    基于Redisson的Redisson分布式闭锁(CountDownLatch)Java对象RCountDownLatch采用了与java.util.concurrent.CountDownLatch相似的接口和用法。

    RCountDownLatch latch = redisson.getCountDownLatch("anyCountDownLatch");
    latch.trySetCount(1);
    latch.await();
    
    // 在其他线程或其他JVM里
    RCountDownLatch latch = redisson.getCountDownLatch("anyCountDownLatch");
    latch.countDown();

    https://github.com/redisson/redisson/wiki/8.-%E5%88%86%E5%B8%83%E5%BC%8F%E9%94%81%E5%92%8C%E5%90%8C%E6%AD%A5%E5%99%A8

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