一、分佈式鎖簡介
鎖 是一種用來解決多個執行線程 訪問共享資源 錯誤或數據不一致問題的工具。
如果
把一臺服務器比作一個房子
，那麼 線程就好比裡面的住戶，當他們想要共同訪問一個共享資源，例如廁所的時候，如果廁所門上沒有鎖...更甚者廁所沒裝門...這是會出原則性的問題的..
裝上了鎖，大家用起來就安心多了，本質也就是 同一時間只允許一個住戶使用。
而隨著互聯網世界的發展，單體應用已經越來越無法滿足複雜互聯網的高併發需求，轉而慢慢朝著分佈式方向發展，慢慢進化成了
為何需要分佈式鎖
一般情況下，我們使用分佈式鎖主要有兩個場景：
避免不同節點重複相同的工作：比如用戶執行了某個操作有可能不同節點會發送多封郵件；避免破壞數據的正確性：如果兩個節點在同一條數據上同時進行操作，可能會造成數據錯誤或不一致的情況出現；Java 中實現的常見方式
上面我們用簡單的比喻說明了鎖的本質：同一時間只允許一個用戶操作。所以理論上，能夠滿足這個需求的工具我們都能夠使用
(就是其他應用能幫我們加鎖的)
：
每個方案都有各自的優缺點，例如 MySQL 雖然直觀理解容易，但是實現起來卻需要額外考慮 鎖超時、加事務 等，並且性能侷限於數據庫，諸如此類我們在此不作討論，重點關注 Redis。
Redis 分佈式鎖的問題
1）鎖超時
假設現在我們有兩臺平行的服務 A B，其中 A 服務在 獲取鎖之後 由於未知神秘力量突然 掛了，那麼 B 服務就永遠無法獲取到鎖了：
所以我們需要額外設置一個超時時間，來保證服務的可用性。
但是另一個問題隨即而來：如果在加鎖和釋放鎖之間的邏輯執行得太長，以至於超出了鎖的超時限制，也會出現問題。因為這時候第一個線程持有鎖過期了，而臨界區的邏輯還沒有執行完，與此同時第二個線程就提前擁有了這把鎖，導致臨界區的代碼不能得到嚴格的串行執行。
為了避免這個問題，Redis 分佈式鎖不要用於較長時間的任務。如果真的偶爾出現了問題，造成的數據小錯亂可能就需要人工的干預。
有一個稍微安全一點的方案是 將鎖的 value 值設置為一個隨機數，釋放鎖時先匹配隨機數是否一致，然後再刪除 key，這是為了 確保當前線程佔有的鎖不會被其他線程釋放，除非這個鎖是因為過期了而被服務器自動釋放的。
但是匹配 value 和刪除 key 在 Redis 中並不是一個原子性的操作，也沒有類似保證原子性的指令，所以可能需要使用像 Lua 這樣的腳本來處理了，因為 Lua 腳本可以
延伸的討論：GC 可能引發的安全問題
Martin Kleppmann 曾與 Redis 之父 Antirez 就 Redis 實現分佈式鎖的安全性問題進行過深入的討論，其中有一個問題就涉及到 GC。
熟悉 Java 的同學肯定對 GC 不陌生，在 GC 的時候會發生 STW(Stop-The-World)，這本身是為了保障垃圾回收器的正常執行，但可能會引發如下的問題：
服務 A 獲取了鎖並設置了超時時間，但是服務 A 出現了 STW 且時間較長，導致了分佈式鎖進行了超時釋放，在這個期間服務 B 獲取到了鎖，待服務 A STW 結束之後又恢復了鎖，這就導致了 服務 A 和服務 B 同時獲取到了鎖，這個時候分佈式鎖就不安全了。
不僅僅侷限於 Redis，Zookeeper 和 MySQL 有同樣的問題。
想吃更多瓜的童鞋，可以訪問下列網站看看 Redis 之父 Antirez 怎麼說：antirez.com/news/101
2）單點/多點問題
如果 Redis 採用單機部署模式，那就意味著當 Redis 故障了，就會導致整個服務不可用。
而如果採用主從模式部署，我們想象一個這樣的場景：
服務 A
申請到一把鎖之後，如果作為主機的 Redis 宕機了，那麼 服務 B 在申請鎖的時候就會從從機那裡獲取到這把鎖，為了解決這個問題，Redis 作者提出了一種 RedLock 紅鎖 的算法 (Redission 同 Jedis)：
<code>// 三個 Redis 集群
RLock lock1 = redissionInstance1.getLock("lock1");
RLock lock2 = redissionInstance2.getLock("lock2");
RLock lock3 = redissionInstance3.getLock("lock3");
RedissionRedLock lock = new RedissionLock(lock1, lock2, lock2);
lock.lock();
// do something....
lock.unlock();/<code>
二、Redis 分佈式鎖的實現
分佈式鎖類似於 "佔坑"，而 SETNX(SET if Not eXists) 指令就是這樣的一個操作，只允許被一個客戶端佔有，我們來看看 源碼(t_string.c/setGenericCommand) 吧：
<code>// SET/ SETEX/ SETTEX/ SETNX 最底層實現
void setGenericCommand(client *c, int flags, robj *key, robj *val, robj *expire, int unit, robj *ok_reply, robj *abort_reply) {
long long milliseconds = 0; /* initialized to avoid any harmness warning */
// 如果定義了 key 的過期時間則保存到上面定義的變量中
// 如果過期時間設置錯誤則返回錯誤信息
if (expire) {
if (getLongLongFromObjectOrReply(c, expire, &milliseconds, NULL) != C_OK)
return;
if (milliseconds <= 0) {
addReplyErrorFormat(c,"invalid expire time in %s",c->cmd->name);
return;
}
if (unit == UNIT_SECONDS) milliseconds *= 1000;
}
// lookupKeyWrite 函數是為執行寫操作而取出 key 的值對象
// 這裡的判斷條件是：
// 1.如果設置了 NX(不存在)，並且在數據庫中找到了 key 值
// 2.或者設置了 XX(存在)，並且在數據庫中沒有找到該 key
// => 那麼回覆 abort_reply 給客戶端
if ((flags & OBJ_SET_NX && lookupKeyWrite(c->db,key) != NULL) ||
(flags & OBJ_SET_XX && lookupKeyWrite(c->db,key) == NULL))
{
addReply(c, abort_reply ? abort_reply : shared.null[c->resp]);
return;
}
// 在當前的數據庫中設置鍵為 key 值為 value 的數據
genericSetKey(c->db,key,val,flags & OBJ_SET_KEEPTTL);
// 服務器每修改一個 key 後都會修改 dirty 值
server.dirty++;
if (expire) setExpire(c,c->db,key,mstime()+milliseconds);
notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_STRING,"set",key,c->db->id);
if (expire) notifyKeyspaceEvent(NOTIFY_GENERIC,
"expire",key,c->db->id);
addReply(c, ok_reply ? ok_reply : shared.ok);
}/<code>
就像上面介紹的那樣，其實在之前版本的 Redis 中，由於 SETNX 和 EXPIRE 並不是 原子指令，所以在一起執行會出現問題。
也許你會想到使用 Redis 事務來解決，但在這裡不行，因為 EXPIRE 命令依賴於 SETNX 的執行結果，而事務中沒有 if-else 的分支邏輯，如果 SETNX 沒有搶到鎖，EXPIRE 就不應該執行。
為了解決這個疑難問題，Redis 開源社區湧現了許多分佈式鎖的 library，為了治理這個亂象，後來在 Redis 2.8 的版本中，加入了 SET 指令的擴展參數，使得 SETNX 可以和 EXPIRE 指令一起執行了：
<code>> SET lock:test true ex 5 nx
OK
... do something critical ...
> del lock:test/<code>
你只需要符合 SET key value [EX seconds | PX milliseconds] [NX | XX] [KEEPTTL] 這樣的格式就好了，你也在下方右拐參照官方的文檔：
官方文檔：redis.io/commands/se…另外，官方文檔也在 SETNX 文檔中提到了這樣一種思路：把 SETNX 對應 key 的 value 設置為 <current>，這樣在其他客戶端訪問時就能夠自己判斷是否能夠獲取下一個 value 為上述格式的鎖了。
代碼實現
下面用 Jedis 來模擬實現以下，關鍵代碼如下：
<code>private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;
private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
@Override
public String acquire() {
try {
// 獲取鎖的超時時間，超過這個時間則放棄獲取鎖
long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
// 隨機生成一個 value
String requireToken = UUID.randomUUID().toString();
while (System.currentTimeMillis() < end) {
String result = jedis
.set(lockKey, requireToken, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
return requireToken;
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
} catch (Exception e) {
log.error("acquire lock due to error", e);
}
return null;
}
@Override
public boolean release(String identify) {
if (identify == null) {
return false;
}
String/> Object result = new Object();
try {
result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey),
Collections.singletonList(identify));
if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
log.info("release lock success, requestToken:{}", identify);
return true;
}
} catch (Exception e) {
log.error("release lock due to error", e);
} finally {
if (jedis != null) {
jedis.close();
}
}
log.info("release lock failed, requestToken:{}, result:{}", identify, result);
return false;
}/<code>
最後：
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