分布式锁

为什么需要分布式锁？

目前很多的大型项目全部都是基于分布式的，而分布式场景中的数据一致性问题一直是一个不可忽视的问题，大家知道关于分布式的 CAP 理论么？

CAP 理论就是说任何一个分布式系统都无法同时满足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance），最多只能同时满足两项。

而我们的系统最终满足的永远都是最终一致性，而这种最终一致性，有些时候有人会喜欢问关于分布式事务，而有些人则偏重在分布式锁上。

分布式锁的种类

1. 数据库实现分布式锁
2. 缓存实现分布式锁
3. Zookeeper实现分布式锁

但是阿粉选择的就是使用缓存来实现分布式锁，也就是我们在项目中最经常使用的 Redis ，谈到 Redis，那真是可以用在太多地方了，比如说：

• 会话缓存
• 消息队列
• 分布式锁
• 发布，订阅消息
• 商品列表，评论列表

我们今天就来实现用 Redis 来实现分布式锁，并且要学会怎么使用。

准备工作

1.准备使用 Jedis 的 jar 包，在项目中导入 jar 包。

<!--jedis-->
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>2.9.0</version>
</dependency>

直接来写个工具类吧

public class RedisPoolUtil {

    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";

    private RedisPoolUtil(){}
    /**
     * 
     * @param jedis 
     * @param lockKey 加锁
     * @param requestId 请求的标志位
     * @param expireTime 超时时间
     * @return
     */
    public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis,String lockKey, String requestId, int expireTime) {

        String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);

        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }else{
            try{
                Thread.sleep(10);//休眠100毫秒
            }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return false;
    }
}

jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime); 这个加锁的姿势才是我们最需要了解的，不然你用的时候都不知道怎么使用。

key：加锁的键，实际上就是相当于一个唯一的标志位，不同的业务，你可以使用不同的标志位进行加锁。

requestId：这个东西实际上就是用来标识他是哪一个请求进行的加锁，因为在分布式锁中，我们要知道一件事，就是加锁的和解锁的，必须是同一个客户端才可以。

而且还有一种比较经典的就是 B 把 A 的锁给释放了，导致释放混乱，如果你不加相同的请求，A 线程处理业务，执行了加锁，锁的过期时间是5s, B线程尝试获取锁，如果 A 处理业务时间超过5s，这时候 A 就要开始释放锁，而B在这时候没有检测到这个锁，从而进行了加锁，这时候加锁的时候，A还没处理完对应业务，当他处理完了之后，再释放锁的话，要是就是直接把 B 刚加的锁释放了，要么就是压根都没办法释放锁。

SET_IF_NOT_EXIST：看字面意思，如果 key 不存在，我们进行Set操作，如果存在，啥都不干，也就不在进行加锁。

SET_WITH_EXPIRE_TIME：是否过期

expireTime：这是给 key 设置一个过期的时间，万一你这业务一直被锁着了，然后之后的业务想加锁，你直接给一直持有这个这个锁，不进行过期之后的释放，那岂不是要凉了。

上面的方法中 tryGetDistributedLock 这个方法也就是我们通常使用的加锁的方法。

解锁

public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {

        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));

        if ("OK".equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;

    }

大家看到这个 script的时候，会感觉有点奇怪，实际上他就是一个 Lua 的脚本，而 Lua 脚本的意思也比较简单。

1. 先获取锁对应的value值，检查是否与requestId相等
2. 如果相等则删除锁（解锁）
3. 执行eval()方法

其实这时候就有些人说，直接 del 删除不行么？你试试你如果这么写的话，你们的领导会不会把你的腿给你打断。

这种不先判断锁的拥有者而直接解锁的方式，会导致任何客户端都可以随时进行解锁，也就是说，这锁就算不是我加的，我都能开，这怎么能行呢？

在这里给大家放一段使用的代码，比较简单,但是可以直接用到你们的项目当中

try{
Boolean result = RedisPoolUtil.tryGetDistributedLock(jedis, "xxxxx", uuid, 5000);

if(result) {
        xxxx代码片段
}else{

}

}catch(){

}finally{
RedisPoolUtil.releaseDistributedLock(jedis,"xxxxx", uuid);
}

分布式锁的要求

1. 满足互斥性。也就是说不管在什么时候，只有一个客户端能够持有锁，不能是多个客户端。
2. 不能出现死锁。就是说，如果要实现分布式锁，不能说当一个锁没有释放的时候，其他的客户端不能进行加锁，要保证不影响其他的客户端加锁。
3. 加锁和解锁必须是同一个客户端

分布式的CAP理论

我们先把这个实现方式实现了，然后我们再来说说大家最不愿意看的理论知识，毕竟这理论知识是你面试的时候经常会被问到的。

分布式CAP理论：

加州大学伯克利分校的 Eric Brewer 教授在 ACM PODC 会议上提出 CAP 猜想。2年后，麻省理工学院的 Seth Gilbert 和 Nancy Lynch 从理论上证明了 CAP。之后，CAP 理论正式成为分布式计算领域的公认定理。

也就是说，在二十年前的时候，CAP 理论只是个猜想。结果两年之后被证实了，于是，大家在考虑分布式的时候，就有根据来想了，不再是空想了。

什么是分布式的 CAP 理论 ？

一个分布式系统最多只能同时满足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance）这三项中的两项

这个和(Atomicity)不太一样，因为之前看有些人说，在 CAP 理论中的 A 和数据库事务中的 A 是一样的，单词都不一样，那能一样么？

Availability ：分布式中的 A 表示的是可用性，也就是说服务一直可用，而且是正常响应时间。

而你在搭建分布式系统的时候，要保证每个节点都是稳定的，不然你的可用性就没有得到相对应的保证，也谈不上是什么分布式了。只能称之为一个伪分布式。

Consistency：一致性

也就是说你的更新操作成功并返回客户端完成后，所有节点在同一时间的数据完全一致，这个如果你在使用 Redis 做数据展示的时候，很多面试官都会问你，那你们是怎么保证数据库和缓存的一致性的呢？

毕竟你只是读取的话，没什么问题，但是设计到更新的时候，不管是先写数据库，再删除缓存；还是先删除缓存，再写库，都有可能出现数据不一致的情况。

所以如果你对这个很感兴趣，可以研究一下，比如说：

1. 延时双删策略
2. 懒加载 懒加载可采取双删+TTL失效来实现
3. 主动加载

如果你能在面试的时候把这些都给面试官说清楚，至少感觉你应该能达到你自己的工资要求。

Partition tolerance:分区容错性

分布式系统在遇到某节点或网络分区故障的时候，仍然能够对外提供满足一致性和可用性的服务。

其实在 CAP 理论当中，我们是没有办法同时满足一致性、可用性和分区容错性这三个特性，所以有所取舍就可以了。

关于使用 Redis 分布式锁，大家学会了么？