如何实现一个分布式锁？

一、什么是分布式锁？

分布式锁，是一种跨进程、跨机器节点的互斥锁，它可以用来保证多机器节点对于共享资源访问的互斥性。

二、分布式锁的特点

想要实现一个分布式锁，主要要有以下几个特点：

• 互斥性：同一时间只能有一个线程获取到锁，然后去访问共享资源
• 可重入性：允许一个已经获取到锁的线程，在没有释放锁之前再次重新获得锁
• 避免死锁：由于分布式网络下容易出现网络延迟、节点故障等原因，死锁概率会比较高，所以需要设置一定的超时机制，让分布式锁在一定时间后自动过期删除
• …

三、如何实现一个分布式锁？

想要实现一个分布式锁，就需要依赖一个第三方的分布式组件，比如数据库、Redis等，同时考虑锁的性能问题，所以我们一般使用Redis来实现分布式锁。

1、Redis实现分布式锁

在Redis中，可以通过setnx命令实现锁的互斥性，当key不存在就返回1，存在就返回0。另外还可以通过expire命令设置锁的失效时间，从而避免死锁问题。

四、Q&A

1、如果锁过期了，而业务逻辑没处理完怎么办？

可以定时给锁进行续期（比如锁五分钟过期，那么可以每分钟为他续期到五分钟过期），常见的方式有通过Redisson组件来实现一个分布式锁，并且也内置了一个Watch Dog机制来对锁做续期

2、Redis的分布式锁只有setnx这一方式吗？

为了保证分布式的可靠性，尽可能减少重复加锁的问题，Redis的分布式锁的演变阶段会由setnx->Redission->RedLock

3、如何防止分布式锁被其他线程误删？

一般我们在加锁时，会将value设置为一个唯一标识（如UUID），并存在线程的本地变量中，等释放锁的时候再进行判断，只有本地变量和value相等，才认为是持有锁的线程，也允许释放锁。

大概代码为：

public class LockDemo {
    public void execute(long uid) {
        String uuid = getUuid();
        if (!lock(uid, value)) {
            return;
        }
        
        try {
            // do sth
        } finally {
            if(uuid.equals(redis.getValue(key))) {
                redis.del(key);
            }
        }
    }
}

这里只是简单演示如何正确地释放锁，当前实际使用时还是要考虑原子性的问题，具体可以采用lua脚本的方式实现

// 释放锁时，先比较锁对应的 value 值是否相等，避免锁的误释放
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0
end

4、如果Redis集群添加分布式锁后主节点宕机导致从节点没同步到锁数据怎么办？

背景：在Redis集群中，数据同步一般是先写入主节点，再异步通过主从同步的方式更新到从节点。如果我们添加锁成功了，但是还没来得及做主从同步就发生了主节点宕机，这时候我们通过其他节点去判断锁的话，是没有刚才的添加锁记录的，所以会出现多次添加锁成功的问题（与互斥冲突）。
解决方案：通过RedLock实现，实现原理是通过判断半数以上的节点加锁成功，那么才认为分布式锁加成功了（RedLock是直接操作Redis节点而不是集群，可以避免Redis集群主从切换导致的锁丢失问题）
缺点：性能比较差，不建议使用