Redisson分佈式鎖的源碼分析

Redisson分佈式鎖的源碼分析

Redisson 分佈式鎖實現思路

鎖標識：Hash 數據結構，key 爲鎖的名字，filed 當前競爭鎖成功線程的唯一標識，value 重入次數

隊列：所有競爭鎖失敗的線程，會訂閱當前鎖的解鎖事件，利用 Semaphore 實現線程的掛起和喚醒

源碼分析

基於redisson3.11.5版本

加鎖流程圖

解鎖核心源碼：tryLockInnerAsync

    <T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) {
        internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);

        return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command,
                   //如果鎖不存在，則執行 hset 命令(hset key UUID+threadId 1),然後通過 pexpire 命令設置鎖的過期時間(即鎖的租約時間)
                  // 返回空值 nil ，表示獲取鎖成功
                  "if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +
                      "redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
                      "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
                      "return nil; " +
                  "end; " +
                  //如果鎖存在，且value匹配，說明是當前線程持有的鎖，則執行 hincrby 命令，重入次數加1,並且設置失效時間，返回空
                  "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
                      "redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
                      "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
                      "return nil; " +
                  "end; " +
                  //如果key已經存在，但是value不匹配，說明鎖已經被其他線程持有，通過 pttl 命令獲取鎖的剩餘存活時間並返回，至此獲取鎖失敗
                  "return redis.call('pttl', KEYS[1]);",
                    // 下面三個參數分別爲 KEYS[1], ARGV[1], ARGV[2]
                    // 即鎖的name，鎖釋放時間，當前線程唯一標識
                    Collections.<Object>singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
    }

參數說明：

• KEYS[1]：Collections.singletonList(getName())，表示分佈式鎖的key；
• ARGV[1]：internalLockLeaseTime，即鎖的租約時間（持有鎖的有效時間），默認30s；
• ARGV[2]：getLockName(threadId)，是獲取鎖時set的唯一值 value，即UUID+threadId。

解鎖流程圖

解鎖核心源碼：unlockInnerAsync

protected RFuture<Boolean> unlockInnerAsync(long threadId) {
        return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
                //如果鎖存在，但值不匹配，說明鎖不是自己的，無權釋放，直接返回空
                "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then " +
                    "return nil;" +
                "end; " +
                //鎖存在，且值匹配，將增量（重入次數）-1,如果重入次數大於0，更新鎖的過期時間，不能釋放，返回 0 
                "local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1); " +
                "if (counter > 0) then " +
                    "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]); " +
                    "return 0; " +
                "else " +
                    //重入次數減1後的值如果爲0，刪除key,釋放鎖，返回 1 ；
                    "redis.call('del', KEYS[1]); " +
                    //發佈鎖釋放消息
                    "redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); " +
                    "return 1; "+
                "end; " +
                "return nil;",
                //這5個參數分別對應KEYS[1]，KEYS[2]，ARGV[1]，ARGV[2]和ARGV[3]
                Arrays.<Object>asList(getName(), getChannelName()), LockPubSub.UNLOCK_MESSAGE, internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));

    }

參數說明：

• KEYS[1]：getName()，表示分佈式鎖的key；
• KEYS[2]：getChannelName()，redis消息的ChannelName,一個分佈式鎖對應唯一的一個 channelName；
• ARGV[1]：LockPubSub.UNLOCK_MESSAGE，redis消息體，這裏只需要一個字節的標記就可以，主要標記redis的key已經解鎖，再結合redis的Subscribe，能喚醒其他訂閱解鎖消息的客戶端線程申請鎖；
• ARGV[2]：internalLockLeaseTime，即鎖的租約時間（持有鎖的有效時間），默認30s；
• ARGV[3]：getLockName(threadId)，是獲取鎖時set的唯一值 value，即UUID+threadId。

總結

通過 Redisson 實現分佈式可重入鎖，比純自己通過set key value px milliseconds nx +lua 實現的效果更好些，雖然基本原理都一樣，因爲通過分析源碼可知，RedissonLock是可重入的，並且考慮了失敗重試，可以設置鎖的最大等待時間， 在實現上也做了一些優化，減少了無效的鎖申請，提升了資源的利用率。

需要特別注意的是，RedissonLock 同樣沒有解決redis節點掛掉的時候，存在丟失鎖的風險的問題。而現實情況是有一些場景無法容忍的，所以 Redisson 提供了實現了redlock算法的 RedissonRedLock，RedissonRedLock 真正解決了單點失敗的問題，代價是需要額外的爲 RedissonRedLock 搭建Redis環境。

所以，如果業務場景可以容忍這種小概率的錯誤，則推薦使用 RedissonLock， 如果無法容忍，則推薦使用 RedissonRedLock。