【Redis】分布式锁的实现

一、本地锁存在的问题

二、redis实现分布式锁原理

三、使用示例

四、锁误删问题

大家好，我是千语。上期给大家讲了使用悲观锁来解决"一人一单"的并发场景。但上期使用的是一个本地锁，本地锁在集群模式下会失效。具体可以看一下我上一篇博客。

【并发问题】一人一单（悲观锁解决）-CSDN博客

一、本地锁存在的问题

在集群模式下，该项目会启动多个实例，且每个实例都会有各种的jvm。我们上面使用到的锁其实都是本地锁，所以就可能会出现这样的情况：

张三在进行并发地判断自己是否满足一人一单时，第一个请求被分配到了实例A，获取锁并判断到数据库中还没有改商品的订单，可以抢购，但当还没有完全提交事务到数据库时，即使还没有释放锁。

张三发送第二个请求被分配到了实例B，那么用户尝试获取锁时，是可以获取到的。然后判断到数据库没有订单，可以抢单的操作，这样又造成了一个用户抢到了多个订单的操作。

**解析：**因为每个实例都会有自己的JVM，而JVM里面都会有自己的锁监视器，并且每个实例的锁都是存储在它自己的jvm里面的，所以请求分配到不同的实例，锁监视器监视到的锁都是打开的状态。也就是说我们上面应用锁的方式只是在单机的情况下适用，集群模式下就不适用了。

二、redis实现分布式锁原理

原理就是使用redis的setnx命令，这个命令是给redis里面set值，但是只有这个键不存在的时候才set，所以我们要获取锁时，setnx一个固定的键，获取锁成功； 当其他线程也想要获取锁时，也使用setnx命令，这时候是set不到的，所以这个线程就获取锁失败。当业务执行完释放锁时，就把这个键删除就可以了。

图例：

三、使用示例

java 复制代码

@Component
public class RedisLock {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param lockKey 锁的键
     * @param expireTime 过期时间
     * @param timeUnit 时间单位
     * @return 获取锁成功与否
     */
    public String tryLock(String lockKey, long expireTime, TimeUnit timeUnit) {
        
        // 使用setIfAbsent方法尝试获取锁（对应Redis的SETNX命令）
        Boolean locked = redisTemplate.opsForValue()
            .setIfAbsent(lockKey, lockValue, expireTime, timeUnit);//设置锁超时时间，避免死锁
            
        return locked != null && locked;  //set成功表明获取锁成功
    }

    /**
     * 释放分布式锁
     * @param lockKey 锁的键
     * @return 是否释放成功
     */
    public boolean releaseLock(String lockKey) {
            
        return redisTemplate.delete(lockKey)
       

    }
}

业务中实际加锁操作：

java 复制代码

public String lockTest(){

        String lockKey = "product_stock_lock";

        try {
            // 尝试获取锁，超时时间10秒，锁持有时间30秒
            lockValue = redisLockHelper.tryLock(lockKey, 30, TimeUnit.SECONDS);
            
            if (lockValue != null) {
                // 获取锁成功，执行业务逻辑
                System.out.println("获取锁成功，处理库存扣减...");
                // 模拟业务处理
                Thread.sleep(5000); 
                return "库存扣减成功";
            } else {
                // 获取锁失败
                return "系统繁忙，请稍后重试";
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            return "操作被中断";
        } finally {
            // 释放锁（只有持有锁的线程才能释放）
            if (lockValue != null) {
                boolean released = redisLockHelper.releaseLock(lockKey, lockValue);
                System.out.println("锁释放结果: " + released);
            }
        }


}

四、锁误删问题

在上述的使用示例当中，实际上会存在锁误删的问题。具体如下：

线程1获取锁成功，执行业务代码后阻塞，未执行到手动释放锁的操作，锁超时后自动释放了

由于锁超时被释放，线程2获取锁成功，执行业务

线程1阻塞过后，继续执行任务，执行了释放锁操作。但此时锁其实是线程2的，由于没有做判断，线程1执行了释放锁的操作。

由于锁已经被线程1释放，线程3可以获取锁，执行业务。

结果：线程2和线程3都同时在执行了只能单个线程执行的业务。

图例：

解决思路

获取锁时，判断一下标识是否一致；

在 setnx 时， value 的值可以设置成当前线程的 name 或者 id。

因为线程 id 在 jvm 里面是自增的，所以在集群模式下，多个 jvm 可能会存在 id 相同的线程，所以也是会冲突的，所以 id 不可行，往下看。

所以可以使用 uuid+ 线程 id 作为锁的标识

当要释放锁时，先获取锁的值，如果是自己当前的线程 id ，再进行释放锁

获取锁和释放锁代码优化

java 复制代码

@Component
public class RedisLockHelper {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    //生成当前锁持有者的唯一标识的uuid前缀
    private static final String ID_PREFIX= UUID.randomUUID().toString(true) + "-";

    /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param lockKey 锁的键
     * @param expireTime 过期时间
     * @param timeUnit 时间单位
     * @return 锁的唯一标识，获取失败时为null
     */
    public String tryLock(String lockKey, long expireTime, TimeUnit timeUnit) {

        // 使用UUID前缀+当前线程id作为锁持有者的唯一标识
        String lockValue = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getid();
        
        // 使用setIfAbsent方法尝试获取锁（对应Redis的SETNX命令）
        Boolean locked = redisTemplate.opsForValue()
            .setIfAbsent(lockKey, lockValue, expireTime, timeUnit);
            
        return locked != null && locked ? lockValue : null;
    }

    /**
     * 释放分布式锁
     * @param lockKey 锁的键
     * @return 是否释放成功
     */
    public boolean releaseLock(String lockKey) {

        //获取当前线程的标识
        String currentThreadLock = ID_PREFIX + Thread.currentThread().getid();
        
        // 获取分布式锁内的锁标识
        String lockValue = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey)  
        
        //释放锁时，先判断该锁是不是当前线程持有的      
        if(currentThreadLock.equals(lockValue)) {
            //如果当前线程是锁的持有者，就释放锁
            return redisTemplate.delete(lockKey);
        }else{
            return false;
        }

    }
}