基于 redis 的分布式锁是最常见的分布式锁实现方式, 但是要实现一个严谨的没有并发安全问题 redis 分布式锁也有很多细节需要注意;

不可重入锁

lock

lock 语义需要实现资源的互斥获取, 在 redis 体系下可以使用 set 命令实现; 当某一个请求成功针对目标 lockKey set 了指定的值, 表明抢锁成功, lockKey 对应的 value 是当前请求占据该锁的唯一标识;
set 命令需要确保用 NX 和 EX/PX 实现锁的独占性和可过期, 以 java 为例:

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public boolean lock(String lockKey, String value, int expireTime) {
    final String result = jedis.set(lockKey, value, "NX" "EX", expireTime);
    return "OK".equals(result);
}

unlock

unlock 语义需要实现资源的释放, 在 redis 体系下即需要当 value 为期望值时删除 lockKey; 但是相比于 lock 阶段仅使用 set 命令的原子性, unlock 阶段存在两个逻辑: get 和 del, 我们必须要使用具有原子效果的方式实现以上两条命令;
如果不考虑原子性, 就会存在如下图所示的线程安全问题:

存在线程安全问题的错误实现
存在线程安全问题的错误实现

当一个线程执行完 get 命令时, lockKey 恰好过期删除, 紧接着另外一个线程 lock 抢锁成功, 再次写入 lockKey; 接着第一个线程继续执行 del 命令, 就错误释放了别的线程的锁;

基于 watch / multi

为了解决这个问题, 可以使用 redis 的另外两个命令: watch 和 multi:

  • watch: 监听指定的 key, 当其对应的 value 在事务 exec 执行之前被修改了, 事务将被打断;
  • multi: 开启事务, 保证被提交的一组命令一定被执行, 但不保证一定执行成功 (运行时报错不回滚), 也没有隔离级别;
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public boolean unlock(String lockKey, String expectValue) throws Exception {
    jedis.watch(lockKey);
    try {
        // 这里判断 lockKey 的值是否是 value 和下面的 del 虽然不是原子性
        // 但加了 watch 可以保证不会误删别人的锁
        final String value = jedis.get(lockKey);
        if (StringUtils.equals(value, expectValue)) {
            final Transaction transaction = jedis.multi();
            transaction.del(lockKey);
            // 开启 watch 之后, 如果 key 的值被修改, 则事务失败, exec 方法返回 null
            final List<Object> exec = transaction.exec();
            if (exec != null && exec.get(0).equals("OK")) {
                transaction.close();
                return true;
            }
        }
        return false;    
    } finally {
        // 取消监听
        jedis.unwatch();
    }
}

使用 lua 脚本

redis lua 脚本执行的原子性保证:

  • redis 会将整个 lua 脚本作为一个整体, 执行过程中不会被其他 redis 命令打断;
  • 同时 redis 使用单个 lua 环境来运行所有 lua 脚本, 确保脚本在执行过程中不会被其他 lua 脚本影响;
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    def unlock(redis_client, lock_key, lock_value):
        # 使用 lua 脚本确保原子性释放锁
        lua_script = """
            if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
                return redis.call("del", KEYS[1])
            else
                return 0
            end
        """
        redis_client.eval(lua_script, 1, lock_key, lock_value)
        return True

可重入锁

lock

unlock

参考链接