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  • redis setNx方法

    Redis有一系列的命令,特点是以NX结尾,NX是Not eXists的缩写,如SETNX命令就应该理解为:SET if Not eXists。这系列的命令非常有用,这里讲使用SETNX来实现分布式锁。 

    用SETNX实现分布式锁 
    利用SETNX非常简单地实现分布式锁。例如:某客户端要获得一个名字foo的锁,客户端使用下面的命令进行获取: 
    SETNX lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1> 

    • 如返回1,则该客户端获得锁,把lock.foo的键值设置为时间值表示该键已被锁定,该客户端最后可以通过DEL lock.foo来释放该锁。

    • 如返回0,表明该锁已被其他客户端取得,这时我们可以先返回或进行重试等对方完成或等待锁超时。



    解决死锁 
    上面的锁定逻辑有一个问题:如果一个持有锁的客户端失败或崩溃了不能释放锁,该怎么解决?我们可以通过锁的键对应的时间戳来判断这种情况是否发生了,如果当前的时间已经大于lock.foo的值,说明该锁已失效,可以被重新使用。 

    发生这种情况时,可不能简单的通过DEL来删除锁,然后再SETNX一次,当多个客户端检测到锁超时后都会尝试去释放它,这里就可能出现一个竞态条件,让我们模拟一下这个场景: 

    C0操作超时了,但它还持有着锁,C1和C2读取lock.foo检查时间戳,先后发现超时了。 
    C1 发送DEL lock.foo 
    C1 发送SETNX lock.foo 并且成功了。 
    C2 发送DEL lock.foo 
    C2 发送SETNX lock.foo 并且成功了。 
    这样一来,C1,C2都拿到了锁!问题大了! 

    幸好这种问题是可以避免的,让我们来看看C3这个客户端是怎样做的: 

    C3发送SETNX lock.foo 想要获得锁,由于C0还持有锁,所以Redis返回给C3一个0 
    C3发送GET lock.foo 以检查锁是否超时了,如果没超时,则等待或重试。 
    反之,如果已超时,C3通过下面的操作来尝试获得锁: 
    GETSET lock.foo <current Unix time + lock timeout + 1> 
    通过GETSET,C3拿到的时间戳如果仍然是超时的,那就说明,C3如愿以偿拿到锁了。 
    如果在C3之前,有个叫C4的客户端比C3快一步执行了上面的操作,那么C3拿到的时间戳是个未超时的值,这时,C3没有如期获得锁,需要再次等待或重试。留意一下,尽管C3没拿到锁,但它改写了C4设置的锁的超时值,不过这一点非常微小的误差带来的影响可以忽略不计。 

    注意:为了让分布式锁的算法更稳键些,持有锁的客户端在解锁之前应该再检查一次自己的锁是否已经超时,再去做DEL操作,因为可能客户端因为某个耗时的操作而挂起,操作完的时候锁因为超时已经被别人获得,这时就不必解锁了。 

    示例伪代码 
    根据上面的代码,我写了一小段Fake代码来描述使用分布式锁的全过程: 

    # get lock 
    lock = 0 
    while lock != 1: 
        timestamp = current Unix time + lock timeout + 1 
        lock = SETNX lock.foo timestamp 
        if lock == 1 or (now() > (GET lock.foo) and now() > (GETSET lock.foo timestamp)): 
            break; 
        else: 
            sleep(10ms) 
    
    # do your job 
    do_job() 
    
    # release 
    if now() < GET lock.foo: 
        DEL lock.foo 


    是的,要想这段逻辑可以重用,使用python的你马上就想到了Decorator,而用Java的你是不是也想到了那谁?AOP + annotation?行,怎样舒服怎样用吧,别重复代码就行。 

    java之jedis实现 
    expireMsecs 锁持有超时,防止线程在入锁以后,无限的执行下去,让锁无法释放 
    timeoutMsecs 锁等待超时,防止线程饥饿,永远没有入锁执行代码的机会    

    /**
         * Acquire lock.
         * 
         * @param jedis
         * @return true if lock is acquired, false acquire timeouted
         * @throws InterruptedException
         *             in case of thread interruption
         */
        public synchronized boolean acquire(Jedis jedis) throws InterruptedException {
            int timeout = timeoutMsecs;
            while (timeout >= 0) {
                long expires = System.currentTimeMillis() + expireMsecs + 1;
                String expiresStr = String.valueOf(expires); //锁到期时间
    
                if (jedis.setnx(lockKey, expiresStr) == 1) {
                    // lock acquired
                    locked = true;
                    return true;
                }
    
                String currentValueStr = jedis.get(lockKey); //redis里的时间
                if (currentValueStr != null && Long.parseLong(currentValueStr) < System.currentTimeMillis()) {
                    //判断是否为空,不为空的情况下,如果被其他线程设置了值,则第二个条件判断是过不去的
                    // lock is expired
    
                    String oldValueStr = jedis.getSet(lockKey, expiresStr);
                    //获取上一个锁到期时间,并设置现在的锁到期时间,
                    //只有一个线程才能获取上一个线上的设置时间,因为jedis.getSet是同步的
                    if (oldValueStr != null && oldValueStr.equals(currentValueStr)) {
                        //如过这个时候,多个线程恰好都到了这里,但是只有一个线程的设置值和当前值相同,他才有权利获取锁
                        // lock acquired
                        locked = true;
                        return true;
                    }
                }
                timeout -= 100;
                Thread.sleep(100);
            }
            return false;
        }

    一般用法 
    其中很多繁琐的边缘代码 
    包括:异常处理,释放资源等等        

    JedisPool pool;
            JedisLock jedisLock = new JedisLock(pool.getResource(), lockKey, timeoutMsecs, expireMsecs);
            try {
                if (jedisLock.acquire()) { // 启用锁
                    //执行业务逻辑
                } else {
                    logger.info("The time wait for lock more than [{}] ms ", timeoutMsecs);
                }
            } catch (Throwable t) {
                // 分布式锁异常
                logger.warn(t.getMessage(), t);
            } finally {
                if (jedisLock != null) {
                    try {
                        jedisLock.release();// 则解锁
                    } catch (Exception e) {
                    }
                }
                if (jedis != null) {
                    try {
                        pool.returnResource(jedis);// 还到连接池里
                    } catch (Exception e) {
                    }
                }
            }

    犀利用法 
    用匿名类来实现,代码非常简洁 
    至于SimpleLock的实现

     SimpleLock lock = new SimpleLock(key);
            lock.wrap(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    //此处代码是锁上的
                }
            });
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