深入解析 RedissonMultiLock —— 分布式联锁的原理与实战

救救孩子把2025-03-27 20:51

在分布式系统中，为了确保业务操作的一致性和数据安全，我们常常需要对多个资源（如订单、库存、商品等）同时加锁。虽然 Redisson 提供的单一资源锁（RLock）使用简单，但在业务逻辑涉及多个资源时，仅靠单个锁显得力不从心。为此，Redisson 提供了**联锁（MultiLock）**机制，它能把多个 RLock 组合成一个整体锁，只有当所有子锁都成功加锁后，才能算真正拿到了锁。

1. RedissonMultiLock 的基本原理

RedissonMultiLock 的设计思路其实很简单，主要有以下几个特点：

  • 整体加锁：只有当传入的所有 RLock 都成功加锁，才认为联锁获取成功；否则，已经拿到的子锁会被全部释放，并重新尝试加锁。
  • 自动续期机制：即便设置了无限期持有（leaseTime 为 -1），Redisson 内部会启动看门狗机制自动延长锁的有效期，避免业务处理时间过长而导致锁被误释放。
  • 失败策略：在加锁过程中，如果任何一个子锁获取失败（例如遇到 Redis 响应超时），所有已获取的子锁都会被释放，然后重试，直到在规定等待时间内全部获得锁。
  • 底层实现 ：联锁主要依赖于各个 RLock 的 tryLock(waitTime, leaseTime, unit) 方法，通过依次遍历各个锁来实现加锁，释放时依次调用每个锁的 unlock() 方法。

适用场景

  • 分布式订单处理：在处理订单时同时锁定订单、库存、商品等多个关键资源，确保在高并发环境下数据始终保持一致。
  • 跨服务协同：多个服务（甚至分布在不同 Redisson 客户端）同时操作同一批资源时，联锁可以确保所有服务拿到锁后再开始操作。
  • 复杂事务控制：当一个操作涉及多个子步骤，需要保证要么全部成功要么全部回滚时，使用联锁能够确保各个资源都处于受控状态。

2. 优化后的代码示例

下面的代码展示了如何在 Spring Boot 环境下使用 RedissonMultiLock。示例不仅说明了如何加锁、执行业务逻辑和安全释放锁，还对等待时间和租约时间的设置做了详细说明。

java 复制代码 
import lombok.SneakyThrows;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.After;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.redisson.RedissonMultiLock;
import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 示例展示了如何使用 RedissonMultiLock 将多个 RLock 组合成一个整体锁，
 * 从而确保只有当所有子锁都成功加锁后才执行业务逻辑。
 *
 * 使用场景例如分布式订单系统中，同时锁定多个资源，确保操作的原子性。
 *
 * 注意：
 * 1. 若任意一个子锁获取失败，会释放已获得的所有锁并重试；
 * 2. 释放锁前，最好判断当前线程是否持有该锁，避免误解锁导致异常；
 * 3. 当 leaseTime 为 -1 时，系统会自动续期锁的有效期（看门狗机制）。
 */
@Slf4j
@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class RedissonMultiLockTest {

    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;

    // 创建一个固定大小的线程池，用于并发测试（实际使用时可根据需要调整线程数）
    private final ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

    @After
    public void tearDown() {
        // 测试结束后关闭线程池，防止资源泄露
        executorService.shutdown();
    }

    /**
     * 测试 RedissonMultiLock 的基本用法：
     * - 任务1尝试同时获取 lock1 和 lock2，成功拿到联锁后开始执行业务逻辑；
     * - 任务2和任务3分别尝试获取 lock1 与 lock2，预期因联锁占用而拿不到锁。
     *
     * 说明：
     * 1. 联锁加锁时的等待时间根据锁数量设置（此处为 locks.size() * 1500 毫秒左右）；
     * 2. 若 leaseTime 为 -1，则启用看门狗机制，自动续期防止锁超时。
     */
    @SneakyThrows
    @Test
    public void testTryMultiLock() {
        // 初始化单个锁
        RLock lock1 = redissonClient.getLock("lock1");
        RLock lock2 = redissonClient.getLock("lock2");

        // 创建联锁：只有 lock1 和 lock2 都加锁成功才算成功
        RedissonMultiLock multiLock = new RedissonMultiLock(lock1, lock2);

        // 任务1：尝试获取联锁
        Runnable task1 = () -> {
            boolean locked = false;
            try {
                // 参数说明：
                // waitTime：最大等待时间（这里计算得出，如2个锁时大约3000～4500毫秒）
                // leaseTime：租约时间，-1 表示启用看门狗自动续期
                if (multiLock.tryLock(1L, 10L, TimeUnit.SECONDS)) {
                    locked = true;
                    log.info("【任务1】成功获取联锁，开始执行业务逻辑...");
                    // 模拟业务处理
                    Thread.sleep(2000);
                    log.info("【任务1】业务处理完毕。");
                } else {
                    log.warn("【任务1】获取联锁失败。");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
                log.error("【任务1】执行过程中被中断", e);
            } finally {
                if (locked) {
                    // 释放联锁（会依次释放 lock1 和 lock2）
                    multiLock.unlock();
                    log.info("【任务1】联锁已释放。");
                }
            }
        };

        // 任务2：尝试获取 lock1（由于联锁中已锁定 lock1，预计获取失败）
        Runnable task2 = () -> {
            boolean locked = false;
            RLock lock = redissonClient.getLock("lock1");
            try {
                if (lock.tryLock(0L, 5L, TimeUnit.SECONDS)) {
                    locked = true;
                    log.info("【任务2】成功获取 lock1，开始执行业务逻辑...");
                    Thread.sleep(2000);
                    log.info("【任务2】业务处理完毕。");
                } else {
                    log.warn("【任务2】获取 lock1 失败。");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
                log.error("【任务2】执行过程中被中断", e);
            } finally {
                if (locked && lock.isHeldByCurrentThread()) {
                    lock.unlock();
                    log.info("【任务2】lock1 已释放。");
                }
            }
        };

        // 任务3：尝试获取 lock2（同上，预计获取失败）
        Runnable task3 = () -> {
            boolean locked = false;
            RLock lock = redissonClient.getLock("lock2");
            try {
                if (lock.tryLock(0L, 5L, TimeUnit.SECONDS)) {
                    locked = true;
                    log.info("【任务3】成功获取 lock2，开始执行业务逻辑...");
                    Thread.sleep(2000);
                    log.info("【任务3】业务处理完毕。");
                } else {
                    log.warn("【任务3】获取 lock2 失败。");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
                log.error("【任务3】执行过程中被中断", e);
            } finally {
                if (locked && lock.isHeldByCurrentThread()) {
                    lock.unlock();
                    log.info("【任务3】lock2 已释放。");
                }
            }
        };

        // 先提交任务1以确保先拿到联锁，再依次提交任务2和任务3
        Future<?> future1 = executorService.submit(task1);
        Thread.sleep(20);
        Future<?> future2 = executorService.submit(task2);
        Future<?> future3 = executorService.submit(task3);

        // 等待所有任务结束
        future1.get();
        future2.get();
        future3.get();
    }

    /**
     * 简单测试：确保异步任务能正常执行，避免主线程提前结束。
     */
    @SneakyThrows
    @Test
    public void testSimpleExecution() {
        Runnable task = () -> {
            try {
                log.info("【任务】开始执行...");
                Thread.sleep(2000);
                log.info("【任务】执行结束。");
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
                log.error("【任务】执行过程中被中断", e);
            }
        };
        Future<?> future = executorService.submit(task);
        future.get();
    }
}

3. 总结

  • RedissonMultiLock 可以帮助我们同时锁定多个关键资源，只有所有子锁都成功后才执行后续操作，保证数据一致性。
  • 建议 ：
    • 调用加锁方法前，根据实际情况设置合适的等待时间和租约时间，充分利用看门狗机制防止锁误释放；
    • 释放锁时最好判断当前线程是否持有该锁，以避免误解锁导致异常；
  • 应用场景：适用于分布式订单处理、跨服务协同操作和复杂事务控制等需要同时操作多个资源的场景。
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