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JAVA常用分布式锁Redisson详解

2025年05月16日 Java 我要评论
1. 加锁过程底层命令与数据结构redis 数据结构:使用 hash 结构存储锁信息,key 为锁名称,field 为客户端唯一标识(如uuid + 线程id),value 为锁的重入次数。lua 脚

1. 加锁过程

底层命令与数据结构

  • redis 数据结构:使用 hash 结构存储锁信息,key 为锁名称,field 为客户端唯一标识(如 uuid + 线程id),value 为锁的重入次数。
  • lua 脚本原子性:通过 lua 脚本在 redis 中原子性执行加锁逻辑:
 
if (redis.call('exists', keys[1]) == 0) then
    redis.call('hincrby', keys[1], argv[2], 1);
    redis.call('pexpire', keys[1], argv[1]);
    return nil;
end;
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;
return redis.call('pttl', keys[1]);
  • 若锁不存在(exists 为 0)或属于当前线程(hexists 为 1),则增加重入次数并刷新过期时间。
  • 若锁被其他线程占用,返回锁的剩余生存时间(ttl)。

可重入性

同一线程多次获取锁时,重入次数递增,确保不会因多次加锁导致死锁。

2. 锁自动续期(watchdog 机制)

  • 后台线程续期:加锁成功后,启动一个 watchdog 线程(看门狗),定期(默认每 10 秒)检查锁是否仍被持有。
  • 续期条件:仅当客户端仍持有锁且业务未完成时,通过 pexpire 命令将锁的过期时间重置为初始值(默认 30 秒)。
  • 崩溃容错:若客户端崩溃,watchdog 线程停止,锁最终因过期自动释放,避免死锁。

3. 释放锁

释放逻辑

lua 脚本原子释放

if (redis.call('hexists', keys[1], argv[3]) == 0) then
    return nil;
end;
local counter = redis.call('hincrby', keys[1], argv[3], -1);
if (counter > 0) then
    redis.call('pexpire', keys[1], argv[2]);
    return 0;
else
    redis.call('del', keys[1]);
    redis.call('publish', keys[2], argv[1]);
    return 1;
end;
return nil;
  • 减少重入次数,若次数归零则删除锁,并通过 pub/sub 通知等待线程。
  • 确保只有锁的持有者能释放锁,避免误删。

4. 锁竞争与等待

  • 自旋重试:若锁被占用,客户端进入循环,间隔性尝试加锁。
  • pub/sub 订阅通知:通过订阅锁释放事件(redischannel),避免频繁轮询。当锁释放时,redis 发布消息通知等待线程竞争锁,减少无效请求。

5. 高可用与容错 redis 部署模式

  • 单节点模式:简单但存在单点故障风险。
  • 主从/集群模式:使用 redissonmultilock 实现 redlock 算法(需多个独立 redis 节点):
    • 向所有节点顺序申请锁。
    • 当多数节点加锁成功且总耗时小于锁超时时间时,认为加锁成功。
    • 规避主从切换导致锁丢失的问题,但需权衡性能和一致性。

6. 关键注意事项

  • 业务执行时间:业务逻辑必须在锁的过期时间内完成,否则锁可能提前释放。
  • 时钟同步问题:在 redlock 中,若 redis 节点间时钟不同步,可能导致锁失效。
  • 网络延迟:极端情况下,锁可能被多个客户端同时持有(需结合业务幂等性处理)。

总结

  • redisson 分布式锁通过 lua 脚本的原子性可重入设计watchdog 自动续期和 pub/sub 通知机制,实现了高效的分布式锁管理。其核心优势在于:
  • 避免误删锁(仅持有者可释放)。
  • 支持可重入,适应复杂业务逻辑。
  • 自动续期防止业务未完成时锁过期。
  • 通过 redlock 支持高可用场景,但需谨慎权衡一致性与性能。

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