前言：

在分布式系统中，当多个线程（或进程）同时操作同一个资源时，为了保证数据一致性问题，所以就需要一种机制来确保在同一时间只有一个线程（或进程）能够对资源进行修改，这就是分布式锁的作用。

分布式锁实现方案

基于数据库、Redis、ZooKeeper 等中间件来实现，它们通常依赖于这些中间件提供的事务特性，或者命令语义来达到分布式环境下的锁效果。例如，Redis 通过 SETNX 命令配合过期时间可实现一个简单的分布式锁方案。

SETNX 的问题及实现

setnx能实现分布式锁，但是同样也存在一些问题：

1. 死锁问题：SETNX 如未设置过期时间，锁忘记删了或加锁线程宕机都会导致死锁，也就是分布式锁一直被占用的情况。
2. 不可重入问题：也就是说同一线程在已经获取了某个锁的情况下，如果再次请求获取该锁，则请求会失败（因为只有在第一次能加锁成功）。也就是说，一个线程不能对自己已持有的锁进行重复锁定。
3. 锁误删问题：SETNX 设置了超时时间，但因为执行时间太长，所以在超时时间之内锁已经被自动释放了，但线程不知道，因此在线程执行结束之后，会把其他线程的锁误删的问题。
4. 无法自动续期：线程在持有锁期间，任务未能执行完成，锁可能会因为超时而自动释放。SETNX 无法自动根据任务的执行情况，设置新的超时实现，以延长锁的时间。

使用 set key value [EX seconds][PX milliseconds][NX|XX] 命令

SET key value[EX seconds][PX milliseconds][NX|XX]命令说明：

• EX seconds:设定过期时间，单位为秒
• PX milliseconds:设置过期时间，单位为毫秒
• NX:仅当key不存在时，设置值
• XX:仅当key存在时设置值

ublic String tryLock(String name, long expire){
    name = name +"_lock";
    String token = UUID.randomUUID().toString();
    //获取redis连接
    RedisConnectionFactory factory = redisTemplate.getConnectionFactory();
    RedisConnection conn = factory.getConnection();
    //redis的set命令
    //conn.set(name.getBytes(),token.getBytes());
    try {
        Boolean result = conn.set(name.getBytes(),//将字符串name转换为字节数组，作为Redis中键的值
                token.getBytes(),//将字符串token转换为字节数组，作为Redis中值的值
                Expiration.from(expire, TimeUnit.SECONDS),//设置键的过期时间，expire表示过期时间的长度，TimeUnit.SECONDS表示时间单位为秒
                RedisStringCommands.SetOption.SET_IF_ABSENT //设置只在键不存在时才进行设置操作（即"NX"参数）
        );
        if(result && result != null){
            return token;//返回值
        }

    } catch (Exception e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }finally {
        RedisConnectionUtils.releaseConnection(conn,factory,false);
    }

    return null;
}

value必须要具有唯一性，我们可以用UUID来做，设置随机字符串保证唯一性，至于为什么要保证唯一性？假如value不是随机字符串，而是一个固定值，那么就可能存在下面的问题：

1.客户端1获取锁成功

2.客户端1在某个操作上阻塞了太长时间

3.设置的key过期了，锁自动释放了

4.客户端2获取到了对应同一个资源的锁

5.客户端1从阻塞中恢复过来，因为value值一样，所以执行释放锁操作时就会释放掉客户端2持有的锁，这样就会造成问题。

Redisson是什么？

Redisson 是一个开源的用于操作 Redis 的 Java 框架。与 Jedis 和 Lettuce 等轻量级的 Redis 框架不同，它提供了更高级且功能丰富的 Redis 客户端。它提供了许多简化 Redis 操作的高级 API，并支持分布式对象、分布式锁、分布式集合等特性。

Redisson 特性说明

1. Redisson 可以设置分布式锁的过期时间，从而避免锁一直被占用而导致的死锁问题。
2. Redisson 在为每个锁关联一个线程 ID 和重入次数（递增计数器）作为分布锁 value 的一部分存储在 Redis 中，这样就避免了锁误删和不可重入的问题。
3. Redisson 还提供了自动续期的功能，通过定时任务（看门狗）定期延长锁的有效期，确保在业务未完成前，锁不会被其他线程获取。

Redisson 分布式锁

1.添加 Redisson 框架

Spring Boot 项目，直接添加 Redisson 为 Spring Boot 写的如下依赖：

<!-- Redisson -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.redisson/redisson-spring-boot-starter -->
<dependency>
  <groupId>org.redisson</groupId>
  <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>3.25.2</version> <!-- 请根据实际情况使用最新版本 -->
</dependency>

2.配置 RedissonClient 对象

将 RedissonClient 重写，存放到 IoC 容器，并且配置连接的 Redis 服务器信息。

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class RedissonConfig {
    @Bean
    public RedissonClient redissonClient() {
        Config config = new Config();
        // 也可以将 redis 配置信息保存到配置文件
        config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
        return Redisson.create(config);
    }
}

3.创建分布式锁

Redisson 分布式锁的操作和 Java 中的 ReentrantLock（可重入锁）的操作很像，都是先使用 tryLock 尝试获取（非公平）锁，最后再通过 unlock 释放锁，具体实现如下：

import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@RestController
public class LockController {
    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;
    @GetMapping("/lock")
    public String lockResource() throws InterruptedException {
        String lockKey = "myLock";
        // 获取 RLock 对象
        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
        try {
            // 尝试获取锁（尝试加锁）（锁超时时间是 30 秒）
            boolean isLocked = lock.tryLock(30, TimeUnit.SECONDS);
            if (isLocked) {
                // 成功获取到锁
                try {
                    // 模拟业务处理
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                    return "成功获取锁，并执行业务代码";
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    // 释放锁
                    lock.unlock();
                }
            } else {
                // 获取锁失败
                return "获取锁失败";
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "获取锁成功";
    }
}

3.1实现公平锁

Redisson 默认创建的分布式锁是非公平锁（出于性能的考虑），想要把它变成公平锁可使用以下代码实现：

RLock lock = redissonClient.getFairLock(lockKey);  // 获取公平锁

3.2实现读写锁

Redisson 还可以创建读写锁，如下代码所示：

RReadWriteLock lock = redissonClient.getReadWriteLock(lockKey); // 获取读写锁
lock.readLock();  // 读锁
lock.writeLock(); // 写锁

读写锁的特点就是并发性能高，它是允许多个线程同时获取读锁进行读操作的，也就是说在没有写锁的情况下，读取操作可以并发执行，提高了系统的并行度。但写锁则是独占式的，同一时间只有一个线程可以获得写锁，无论是读还是写都无法与写锁并存，这样就确保了数据修改时的数据一致性。

3.3实现联锁

Redisson 也支持联锁，也叫分布式多锁 MultiLock，它允许客户端一次性获取多个独立资源（RLock）上的锁，这些资源可能是不同的键或同一键的不同锁。当所有指定的锁都被成功获取后，才会认为整个操作成功锁定。这样能够确保在分布式环境下进行跨资源的并发控制。 联锁的实现示例如下：

// 获取需要加锁的资源
RLock lock1 = redisson.getLock("lock1");
RLock lock2 = redisson.getLock("lock2");
// 联锁
RedissonMultiLock multiLock = new RedissonMultiLock(lock1, lock2);
try {
    // 一次性尝试获取所有锁
    if (multiLock.tryLock()) {
        // 获取锁成功...
    }
} finally {
    // 释放所有锁
    multiLock.unlock();
}

分布式锁重点在于互斥性，在任意一个时刻，只有一个客户端获取了锁。在实际的生产环境中，分布式锁的实现可能会更复杂，而文章讲述主要针对的是单机环境下的基于Redis的分布式锁实现，那么我们思考下Redis集群环境下怎样实现分布式锁呢？