網(wǎng)路上有各種關(guān)於Redis實(shí)作分散式鎖定的方案，但何為王者方案？

答案就：?Redisson。

我們先來看看 Redis 官網(wǎng)對(duì)分散式鎖定的說法：

#而 Java 版的 分散式鎖定的框架就是 Redisson。

這篇實(shí)戰(zhàn)內(nèi)容將會(huì)以我的開源專案 PassJava 為基礎(chǔ)來整合 Redisson。

我把後端、前端、小程式都上傳到同一個(gè)倉庫裡面了，大家可以透過Github 或碼雲(yún)存取。網(wǎng)址如下：

Github: https://github.com/Jackson0714/PassJava-Platform

碼雲(yún)#：https: //gitee.com/jayh2018/PassJava-Platform

配套教學(xué)：www.passjava.cn

在實(shí)戰(zhàn)前，我們先來看看使用Redisson 的原理。

一、Redisson 是什麼？

如果你之前是在用 Redis 的話，那使用 Redisson 的話將會(huì)事半功倍，Redisson 提供了使用 Redis的最簡(jiǎn)單和最便捷的方法。

Redisson的宗旨是促進(jìn)使用者對(duì) Redis 的關(guān)注分離（Separation of Concern），從而讓使用者能夠?qū)⒕Ω械胤旁谔幚順I(yè)務(wù)邏輯上。

Redisson 是一個(gè)在 Redis 的基礎(chǔ)上實(shí)作的 Java 駐記憶體資料網(wǎng)格（In-Memory Data Grid）。

• Netty 框架：Redisson採(cǎi)用了基於NIO的Netty框架，不僅能作為Redis底層驅(qū)動(dòng)客戶端，具備提供對(duì)Redis各種組態(tài)形式的連接功能，對(duì)Redis命令能以同步發(fā)送、非同步形式發(fā)送、非同步流形式發(fā)送或管道形式發(fā)送的功能，LUA腳本執(zhí)行處理，以及處理返回結(jié)果的功能

• 基礎(chǔ)資料結(jié)構(gòu)：將原生的Redis Hash，List，Set，String，Geo，HyperLogLog等資料結(jié)構(gòu)封裝為Java里大家最熟悉的映射（Map），列表（List），集（Set），通用物件桶（Object Bucket），地理空間物件桶（Geospatial Bucket），基數(shù)估計(jì)演算法（HyperLogLog）等結(jié)構(gòu)，

• #分散式資料結(jié)構(gòu)：這基礎(chǔ)上也提供了分佈式的多值映射（Multimap），本地快取映射（LocalCachedMap），有序集（SortedSet），計(jì)分排序集（ScoredSortedSet），字典排序集（LexSortedSet），列隊(duì)（Queue），阻塞佇列（Blocking Queue），有界阻塞列隊(duì)（Bounded Blocking Queue），雙端隊(duì)列（Deque），阻塞雙端列隊(duì)（Blocking Deque），阻塞公平列隊(duì)（Blocking Fair Queue），延遲列隊(duì)（Delayed Queue），布隆過濾器（Bloom Filter） ，原子整長(zhǎng)形（Ato??micLong），原子雙精確度浮點(diǎn)數(shù)（AtomicDouble），BitSet等Redis原本沒有的分散式資料結(jié)構(gòu)。

• 分散式鎖定：Redisson也實(shí)作了Redis文件中提到像是分散式鎖定Lock這樣的更高階應(yīng)用場(chǎng)景。事實(shí)上Redisson並沒有不只步於此，在分散式鎖的基礎(chǔ)上還提供了聯(lián)鎖（MultiLock），讀寫鎖（ReadWriteLock），公平鎖（Fair Lock），紅鎖（RedLock），信號(hào)量（Semaphore），可過期性訊號(hào)量（PermitExpirableSemaphore）和閉鎖（CountDownLatch）這些實(shí)際當(dāng)中對(duì)多執(zhí)行緒高並發(fā)應(yīng)用至關(guān)重要的基本元件。正是透過實(shí)現(xiàn)基於Redis的高階應(yīng)用方案，使Redisson成為建構(gòu)分散式系統(tǒng)的重要工具。

• 節(jié)點(diǎn)：Redisson作為獨(dú)立節(jié)點(diǎn)可以用於獨(dú)立執(zhí)行其他節(jié)點(diǎn)發(fā)佈到分散式執(zhí)行服務(wù)和分散式調(diào)度服務(wù)裡的遠(yuǎn)端任務(wù)。

二、整合Redisson

#Spring Boot 整合Redisson 有兩種方案：

• 程式化配置。
• 檔案方式配置。

本篇介紹如何用程式化的方式整合 Redisson。

2.1 引入 Maven 依賴

在 passjava-question 微服務(wù)的 pom.xml 引入 redisson的 maven 依賴。

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.redisson/redisson -->
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.15.5</version>
</dependency>

2.2 自訂設(shè)定類別

下面的程式碼是單節(jié)點(diǎn) Redis 的設(shè)定。

@Configuration
public class MyRedissonConfig {
    /**
     * 對(duì) Redisson 的使用都是通過 RedissonClient 對(duì)象
     * @return
     * @throws IOException
     */
    @Bean(destroyMethod="shutdown") // 服務(wù)停止后調(diào)用 shutdown 方法。
    public RedissonClient redisson() throws IOException {
        // 1.創(chuàng)建配置
        Config config = new Config();
        // 集群模式
        // config.useClusterServers().addNodeAddress("127.0.0.1:7004", "127.0.0.1:7001");
        // 2.根據(jù) Config 創(chuàng)建出 RedissonClient 示例。
        config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
        return Redisson.create(config);
    }
}

2.3 測(cè)試設(shè)定類別

新建一個(gè)單元測(cè)試方法。

@Autowired
RedissonClient redissonClient;

@Test
public void TestRedisson() {
    System.out.println(redissonClient);
}

我們執(zhí)行這個(gè)測(cè)試方法，印出redissonClient

org.redisson.Redisson@77f66138

三、分散式可重入鎖定

3.1 可重入鎖定測(cè)試

基於Redis的Redisson分散式可重入鎖定RLockJava 物件實(shí)作了java.util.concurrent.locks.Lock介面。同時(shí)也提供了非同步（Async）、反射式（Reactive）和RxJava2標(biāo)準(zhǔn)的介面。

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

我們用passjava 這個(gè)開源專案測(cè)試下可重入鎖的兩個(gè)點(diǎn)：

• （1）多個(gè)執(zhí)行緒搶佔(zhàn)鎖，後面鎖需要等待嗎？
• （2）如果搶占到鎖的執(zhí)行緒所在的服務(wù)停了，鎖會(huì)不會(huì)被釋放？

3.1.1 驗(yàn)證一：可重入鎖定是阻塞的嗎？

為了驗(yàn)證以上兩點(diǎn)，我寫了個(gè)demo 程式：程式碼的流程就是設(shè)定WuKong-lock鎖，然後加鎖，列印線程ID，等待10 秒後釋放鎖，最後回傳回應(yīng)：「test lock ok」。

@ResponseBody
@GetMapping("test-lock")
public String TestLock() {
    // 1.獲取鎖，只要鎖的名字一樣，獲取到的鎖就是同一把鎖。
    RLock lock = redisson.getLock("WuKong-lock");

    // 2.加鎖
    lock.lock();
    try {
        System.out.println("加鎖成功，執(zhí)行后續(xù)代碼。線程 ID：" + Thread.currentThread().getId());
        Thread.sleep(10000);
    } catch (Exception e) {
        //TODO
    } finally {
        lock.unlock();
        // 3.解鎖
        System.out.println("Finally，釋放鎖成功。線程 ID：" + Thread.currentThread().getId());
    }

    return "test lock ok";
}

先驗(yàn)證第一個(gè)點(diǎn)，用兩個(gè) http 請(qǐng)求來測(cè)試搶佔(zhàn)鎖定。

請(qǐng)求的 URL：

http://localhost:11000/question/v1/redisson/test/test-lock

第一個(gè)線程對(duì)應(yīng)的線程 ID 為 86，10秒后，釋放鎖。在這期間，第二個(gè)線程需要等待鎖釋放。

第一個(gè)線程釋放鎖之后，第二個(gè)線程獲取到了鎖，10 秒后，釋放鎖。

畫了一個(gè)流程圖，幫助大家理解。如下圖所示：

• 第一步：線程 A 在 0 秒時(shí)，搶占到鎖，0.1 秒后，開始執(zhí)行等待 10 s。
• 第二步：線程 B 在 0.1 秒嘗試搶占鎖，未能搶到鎖（被 A 搶占了）。
• 第三步：線程 A 在 10.1 秒后，釋放鎖。
• 第四步：線程 B 在 10.1 秒后搶占到鎖，然后等待 10 秒后釋放鎖。

由此可以得出結(jié)論，Redisson 的可重入鎖（lock）是阻塞其他線程的，需要等待其他線程釋放的。

3.1.2 驗(yàn)證二：服務(wù)停了，鎖會(huì)釋放嗎？

如果線程 A 在等待的過程中，服務(wù)突然停了，那么鎖會(huì)釋放嗎？如果不釋放的話，就會(huì)成為死鎖，阻塞了其他線程獲取鎖。

我們先來看下線程 A 的獲取鎖后的，Redis 客戶端查詢到的結(jié)果，如下圖所示：

WuKong-lock 有值，而且大家可以看到 TTL 在不斷變小，說明 WuKong-lock 是自帶過期時(shí)間的。

通過觀察，經(jīng)過 30 秒后，WuKong-lock 過期消失了。說明 Redisson 在停機(jī)后，占用的鎖會(huì)自動(dòng)釋放。

那這又是什么原理呢？這里就要提一個(gè)概念了，看門狗。

3.2 看門狗原理

如果負(fù)責(zé)儲(chǔ)存這個(gè)分布式鎖的 Redisson 節(jié)點(diǎn)宕機(jī)以后，而且這個(gè)鎖正好處于鎖住的狀態(tài)時(shí)，這個(gè)鎖會(huì)出現(xiàn)鎖死的狀態(tài)。為了避免這種情況的發(fā)生，Redisson內(nèi)部提供了一個(gè)監(jiān)控鎖的看門狗，它的作用是在Redisson實(shí)例被關(guān)閉前，不斷的延長(zhǎng)鎖的有效期。

默認(rèn)情況下，看門狗的檢查鎖的超時(shí)時(shí)間是30秒鐘，也可以通過修改Config.lockWatchdogTimeout來另行指定。

如果我們未制定 lock 的超時(shí)時(shí)間，就使用 30 秒作為看門狗的默認(rèn)時(shí)間。只要占鎖成功，就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)任務(wù)：每隔 10 秒重新給鎖設(shè)置過期的時(shí)間，過期時(shí)間為 30 秒。

如下圖所示：

當(dāng)服務(wù)器宕機(jī)后，因?yàn)殒i的有效期是 30 秒，所以會(huì)在 30 秒內(nèi)自動(dòng)解鎖。（30秒等于宕機(jī)之前的鎖占用時(shí)間+后續(xù)鎖占用的時(shí)間）。

如下圖所示：

3.3 設(shè)置鎖過期時(shí)間

我們也可以通過給鎖設(shè)置過期時(shí)間，讓其自動(dòng)解鎖。

如下所示，設(shè)置鎖 8 秒后自動(dòng)過期。

lock.lock(8, TimeUnit.SECONDS);

如果業(yè)務(wù)執(zhí)行時(shí)間超過 8 秒，手動(dòng)釋放鎖將會(huì)報(bào)錯(cuò)，如下圖所示：

所以我們?nèi)绻O(shè)置了鎖的自動(dòng)過期時(shí)間，則執(zhí)行業(yè)務(wù)的時(shí)間一定要小于鎖的自動(dòng)過期時(shí)間，否則就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

四、王者方案

上一篇我講解了分布式鎖的五種方案：Redis 分布式鎖｜從青銅到鉆石的五種演進(jìn)方案，這一篇主要是講解如何用 Redisson 在 Spring Boot 項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方案。

因?yàn)?Redisson 非常強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方案非常簡(jiǎn)潔，所以稱作王者方案。

原理圖如下：

代碼如下所示：

// 1.設(shè)置分布式鎖
RLock lock = redisson.getLock("lock");
// 2.占用鎖
lock.lock();
// 3.執(zhí)行業(yè)務(wù)
...
// 4.釋放鎖
lock.unlock();

和之前 Redis 的方案相比，簡(jiǎn)潔很多。

下面講解下 Redisson 的其他幾種分布式鎖，相信大家在以后的項(xiàng)目中也會(huì)用到。

五、分布式讀寫鎖

基于 Redis 的 Redisson 分布式可重入讀寫鎖RReadWriteLock Java對(duì)象實(shí)現(xiàn)了java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock接口。其中讀鎖和寫鎖都繼承了 RLock接口。

寫鎖是一個(gè)排他鎖（互斥鎖），讀鎖是一個(gè)共享鎖。

• 讀鎖 + 讀鎖：相當(dāng)于沒加鎖，可以并發(fā)讀。
• 讀鎖 + 寫鎖：寫鎖需要等待讀鎖釋放鎖。
• 寫鎖 + 寫鎖：互斥，需要等待對(duì)方的鎖釋放。
• 寫鎖 + 讀鎖：讀鎖需要等待寫鎖釋放。

示例代碼如下：

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

另外Redisson還通過加鎖的方法提供了leaseTime的參數(shù)來指定加鎖的時(shí)間。超過這個(gè)時(shí)間后鎖便自動(dòng)解開了。

// 10秒鐘以后自動(dòng)解鎖
// 無需調(diào)用unlock方法手動(dòng)解鎖
rwlock.readLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);
// 或
rwlock.writeLock().lock(10, TimeUnit.SECONDS);

// 嘗試加鎖，最多等待100秒，上鎖以后10秒自動(dòng)解鎖
boolean res = rwlock.readLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
// 或
boolean res = rwlock.writeLock().tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
...
lock.unlock();

六、分布式信號(hào)量

基于Redis的Redisson的分布式信號(hào)量（Semaphore）Java對(duì)象RSemaphore采用了與java.util.concurrent.Semaphore相似的接口和用法。同時(shí)還提供了異步（Async）、反射式（Reactive）和RxJava2標(biāo)準(zhǔn)的接口。

關(guān)于信號(hào)量的使用大家可以想象一下這個(gè)場(chǎng)景，有三個(gè)停車位，當(dāng)三個(gè)停車位滿了后，其他車就不停了?？梢园衍囄槐茸餍盘?hào)，現(xiàn)在有三個(gè)信號(hào)，停一次車，用掉一個(gè)信號(hào)，車離開就是釋放一個(gè)信號(hào)。

我們用 Redisson 來演示上述停車位的場(chǎng)景。

先定義一個(gè)占用停車位的方法：

/**
* 停車，占用停車位
* 總共 3 個(gè)車位
*/
@ResponseBody
@RequestMapping("park")
public String park() throws InterruptedException {
  // 獲取信號(hào)量（停車場(chǎng)）
  RSemaphore park = redisson.getSemaphore("park");
  // 獲取一個(gè)信號(hào)（停車位）
  park.acquire();

  return "OK";
}

再定義一個(gè)離開車位的方法：

/**
 * 釋放車位
 * 總共 3 個(gè)車位
 */
@ResponseBody
@RequestMapping("leave")
public String leave() throws InterruptedException {
    // 獲取信號(hào)量（停車場(chǎng)）
    RSemaphore park = redisson.getSemaphore("park");
    // 釋放一個(gè)信號(hào)（停車位）
    park.release();

    return "OK";
}

為了簡(jiǎn)便，我用 Redis 客戶端添加了一個(gè) key：“park”，值等于 3，代表信號(hào)量為 park，總共有三個(gè)值。

然后用 postman 發(fā)送 park 請(qǐng)求占用一個(gè)停車位。

然後在 redis 用戶端查看 park 的值，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)改為 2 了。繼續(xù)呼叫兩次，發(fā)現(xiàn) park 的等於 0，當(dāng)呼叫第四次的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求一直處於等待中，說明車位不夠了。如果想要不阻塞，可以用 tryAcquire 或 tryAcquireAsync。

我們?cè)賮砗艚须x開車位的方法，park 的值變成 1，代表車位剩餘 1 個(gè)。

注意：多次執(zhí)行釋放信號(hào)量操作，剩餘訊號(hào)量會(huì)一直增加，而不是到 3 後就封頂了。

其他分散式鎖定：

• 公平鎖定（Fair Lock）

• 聯(lián)鎖（MultiLock）

• 紅鎖（RedLock）

• 讀寫鎖定（ ReadWriteLock）

• 可過期性訊號(hào)量（PermitExpirableSemaphore）

• #閉鎖（CountDownLatch）

還有其他分散式鎖定就不在本篇展開了，有興趣的同學(xué)可以查看官方文件。