分布式锁实现

1 基本的实现方式

分布式锁的主要实现方式主要有以下几种：mysql,zookeeper和redis。下面依次介绍这三种组件实现分布式锁的方式。

2 分布式锁的几个问题

在使用分布式锁的时候，需要考虑如下几个问题：假如我们在多线程下拿锁（多线程和多进程是一样的）：

• 假如设置了锁的有效期，在有效期内线程没有执行完怎么办。
• 假如不设置锁的有效期，线程异常挂掉，所有线程都拿不到锁了怎么办。
  带着这样的问题，看下面的实现。

3 mysql实现分布式锁

先select，如果没有则，insert一个key，insert成功则拿到锁，insert不成功则拿不到锁。如果第一次select到了，那么用select for update操作施加一个x锁，for update拿到数据则拿锁成功。
锁的有效期就是线程的有效期，线程如果中断了或者异常退出了，一般都会捕获异常，回滚事务，释放锁。

4 zookeeper实现分布式锁

zookeeper实现分布式锁是利用的zookeeper可以创建临时节点的机制，同时利用了zk的watcher机制，如果不太熟悉zk的可以看我的zk文章，一个常见的使用zk作为分布式锁的方法为：

• 线程在zk上创建临时节点，如果创建成功，则持有节点，并拿到锁；如果创建失败，则监听这个节点。
• 线程退出，正常退出则删除节点，异常中断则，当SESSIONEXPIRED（可设置）之后，zk会把这个会话建立的临时数据移除。同时，所有等待这个节点的线程会收到通知。
• 收到通知的线程都去拿锁，创建临时节点，但是只有一个可以创建成功。拿到锁。

细心的读者可能发现了问题，所有的线程都去拿锁，这就是惊群效应，那么如何避免呢？zk还提供了一种创建模式，可以创建顺序节点，那么该怎么做呢？

• 所有线程创建顺序节点，并且watch本节点的前一个节点。
• 如果本节点的前一个节点被删除，则拿到锁。
• 本线程做完工作则delete节点，异常退出则等待超时。

zk的实现机制很完美，有什么问题呢？
zk的事务提交流程比较长，在集群下需要非leader转发到leader，leader发起投票，过半提交后leadercommit事务，follower 提交事务。整个流程比较长，有些高并发场景下可能不太适用，而且新增了一个zk组件，不便维护。

3 redis实现分布式锁

redis的分布式锁实现，要依赖于原子操作和setnx命令。setnx拿到锁并同时设置超时时间的原子操作命令为：

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
实例：SET resource-name any-string NX EX max-lock-time

这个命令解决了

假如不设置锁的有效期，线程异常挂掉，所有线程都拿不到锁了怎么办。

的问题。但是续期怎么做呢。
有两种做法：
第一种：

• 第一种是每次set key的时候set一个唯一id(可以用时间+mac+线程号)。
• 每次释放的时候看是不是自己的锁，放置过期了被别人拿到了，又把别人的锁释放了。但是这一步需要原子操作，可以用lua脚本：

"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then " +
                "return nil;" +
            "end; " +
            // 将该客户端对应的锁的 hash 结构的 value 值递减为 0 后再进行删除
            // 然后再向通道名为 redisson_lock__channel publish 一条 UNLOCK_MESSAGE 信息
            "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;",

第二种，使用看门狗：

• set key的时候需要set进线程id
• Watch Dog 机制其实就是一个后台定时任务线程，获取锁成功之后，会将持有锁的线程放入到一个 RedissonLock.EXPIRATION_RENEWAL_MAP里面，然后每隔 10 秒 （internalLockLeaseTime / 3） 检查一下，如果客户端 1 还持有锁 key（判断客户端是否还持有 key，其实就是遍历 EXPIRATION_RENEWAL_MAP 里面线程 id 然后根据线程 id 去 Redis 中查，如果存在就会延长 key 的时间），那么就会不断的延长锁 key 的生存时间。
• 锁释放也需要lua脚本。