SpringBoot：SpringBoot中使用Redisson实现分布式锁

一、前言

Redisson是一个在Redis的基础上实现的Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid）。它不仅提供了一系列的分布式的Java常用对象，还提供了许多分布式服务。

刚好项目中需要使用到分布式锁，记录一下Redisson是如何使用分布式锁的，以及它的原理。同时通过源码分析WatchDog的执行过程。

二、分布式锁实现方式

引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>3.16.2</version>
</dependency>

添加配置

application.properties配置文件

spring.redisson.address=redis://127.0.0.1:6379
spring.redisson.password=null

如何使用

@Autowired
private RedissonClient redissonClient;

代码示例

Lock

//获取锁
RLock lock = null;
try {
	lock = redisson.getLock("Lxlxxx_Lock");
	// 加锁
	lock.lock();
	
	// 或者使用
	lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
} catch (Exception e) {
	e.getStackTrace();
} finally {
	// 解锁
    if (lock != null) {
		lock.unlock();
	}
	System.out.println("Finally，释放锁成功");
}

TryLock

//获取锁
RLock lock = null;
try {
    // 等待2秒，上锁以后10秒自动解锁
	if (lock.tryLock(2, 10, TimeUnit.SECONDS)) {
        //执行业务逻辑
    } else {
        System.out.println("未获取到锁");
    }
} catch (Exception e) {
	e.getStackTrace();
} finally {
	// 解锁
    if (lock != null) {
		lock.unlock();
	}
	System.out.println("Finally，释放锁成功");
}

方法介绍：

Lock
①. lock.lock()方法：会尝试获取锁，如果锁被其他客户端持有，则当前客户端会阻塞，直到获取到锁为止。

②. lock.lock(long leaseTime, TimeUnit unit) ：跟无参数类似，多了锁的持有时间，单位由unit参数指定。在这个时间内，如果锁的持有者没有主动释放锁，Redisson会自动释放锁，以避免因为线程崩溃等原因导致的死锁。

TryLock
①. 无参数版本：lock.tryLock()。这个版本的tryLock()会立即返回，无论锁是否可用。

②. 等待时间参数版本：lock.tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit)。这个版本的tryLock()会尝试获取锁，最多等待waitTime时间（由unit参数指定时间单位）。如果在这个时间内成功获取到锁，则锁的租约时间（lease time）将被设置为leaseTime。如果等待时间结束后仍未获取到锁，则方法将返回false。

③. 等待时间和中断标志参数版本：lock.tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, boolean interruptibly)。这个版本的tryLock()与上一个版本类似，但多了一个interruptibly参数。如果此参数为true，则当前线程在等待锁的过程中可以被中断。

对比分析

1. 行为差异：

lock方法：这是一种阻塞式的获取锁的方式。当线程调用lock方法时，如果锁已经被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到获取到锁或者发生超时、中断等情况。这种方式可以确保线程对共享资源的访问是互斥的，适用于需要确保共享资源只能被一个线程访问的场景。

tryLock方法：这是一种非阻塞式的获取锁的方式。当线程调用tryLock方法时，如果锁已经被其他线程持有，则当前线程不会被阻塞，而是立即返回一个布尔值来表示是否成功获得了锁。这种方式可以避免因为获取锁失败而导致的线程阻塞，提高了系统的响应速度。

2. 适用场景：

lock方法：适用于那些需要严格保证共享资源访问互斥性的场景，例如对数据库表或文件的独占访问。

tryLock方法：适用于那些对系统响应速度要求较高，可以接受在获取锁失败时执行备选逻辑的场景。例如，在一个高并发的系统中，当多个线程尝试访问同一个共享资源时，如果某个线程获取锁失败，可以使用tryLock方法立即返回并执行其他任务，而不是一直等待锁的释放。

三、分布式锁原理

1. 加锁机制：

当一个线程需要获取锁时，Redisson会首先尝试在Redis中创建一个与锁相关的Key（通常使用SETNX或SET命令结合特定的参数来实现）。

如果这个Key创建成功（即不存在），则当前线程获取到了锁，可以继续执行后续的代码。
如果这个Key已经存在（即锁已经被其他线程持有），则当前线程会进入等待状态，直到锁被释放。

2. Lua脚本的使用：

Redisson在加锁和解锁的过程中使用了Lua脚本来确保操作的原子性。因为Redis是单线程的，Lua脚本中的命令会按照顺序执行，不会被其他命令打断，从而保证了操作的原子性。
使用Lua脚本的好处是，当业务逻辑复杂时，可以将其封装在Lua脚本中发送给Redis执行，避免了多次网络请求的开销，并保证了操作的原子性。

3. Watch Dog自动延期机制（看门狗）：
在分布式环境中，如果一个线程获得了锁，但由于某种原因（如业务逻辑执行时间过长）导致锁的持有时间超过了设定的有效时间，那么锁会自动释放。这可能会导致其他问题，如线程A在持有锁并执行长时间业务逻辑时，锁意外过期，然后线程B获取到锁并开始执行，这可能导致数据不一致。

为了解决这个问题，Redisson引入了Watch Dog（看门狗）机制。当一个线程获得了锁并启动了业务逻辑，但锁的持有时间快要过期时，看门狗会启动一个后台线程来自动延长锁的过期时间。这样，只要线程A的业务逻辑还在执行，锁就不会被意外释放。

需要注意的是，看门狗默认是关闭的，因为开启后会对性能有一定影响。在需要长时间持有锁的场景下，可以考虑开启看门狗。

4. 可重入加锁机制：
Redisson支持可重入加锁机制，即同一个线程可以多次获取同一个锁。这是通过Redis的Hash数据类型和线程信息来实现的。当一个线程多次获取锁时，Redis中的Hash数据会记录该线程的信息和锁的持有次数。

当线程释放锁时，Redis会根据Hash数据中的信息来判断是否需要真正释放锁。只有当锁的持有次数减到0时，锁才会被真正释放。

5. 锁的互斥性、防死锁和容错性：
Redisson的分布式锁保证了在任意时刻只有一个进程或线程能够持有锁，从而实现了锁的互斥性。

通过设置锁的自动过期时间和Watch Dog机制，Redisson避免了死锁的发生。

Redisson的分布式锁还具有良好的容错性，只要大多数Redis节点正常运行，客户端就能够获取和释放锁。