redis分布式锁之可重入锁的实现代码

深入理解与实现基于Redis的分布式可重入锁

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技术内容：

在分布式系统中，由于系统需要拆分成多个服务或多个节点部署，保证数据的一致性和操作的互斥性成为一项挑战，分布式锁是一种常见的解决方案，用于控制多个服务或节点对共享资源的访问，可重入锁允许同一线程在已经获取锁的情况下再次获取锁，从而避免死锁的发生。

1. 分布式锁的基本要求

分布式锁应具备以下特性：

– 互斥性：在任何时刻，只有一个客户端能持有锁。

– 可重入性：同一个客户端在持有锁的情况下可以再次获得锁。

– 锁定时间：锁应该具有超时时间，以防止客户端崩溃后无法释放锁。

– 安全释放：锁只能由持有者释放，防止误释放。

– 高性能与高可用：锁操作需要尽可能高效，同时保证高可用性。

2. 基于Redis的实现

Redis由于其高性能、原子操作和丰富的数据结构，常被用来实现分布式锁。

2.1 使用SETNX实现互斥性

SETNX是Redis中的一个原子命令，用于设置一个键，仅当该键不存在时才成功，这可以用来实现互斥锁。

SETNX lock_key thread_id

2.2 可重入性的实现

为了实现可重入性，我们需要在Redis中存储更多信息，如持有锁的线程ID和锁的重入次数。

– 存储结构：可以使用Redis的哈希表结构存储锁信息。

– 增加信息：在锁信息中，我们存储线程标识（如组合了MAC地址、进程ID、线程ID）和重入计数器。

以下是一个可重入锁的实现伪代码：

public class RedisReentrantLock {
    private Jedis jedis;
    private String lockKey;
    private String threadId;
    public RedisReentrantLock(Jedis jedis, String lockKey) {
        this.jedis = jedis;
        this.lockKey = lockKey;
        this.threadId = generateThreadId();
    }
    public boolean lock() {
        // Lua脚本确保原子性操作
        String luaScript = "if redis.call('exists', KEYS[1]) == 0 or redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 "
                           + "then redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[1], 1) redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) return 1 "
                           + "else return 0 end";
        Object result = jedis.eval(luaScript, 1, lockKey, threadId, "1");
        return "1".equals(result.toString());
    }
    public void unlock() {
        // Lua脚本确保原子性操作
        String luaScript = "if redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 "
                           + "then redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[1], -1) if redis.call('hget', KEYS[1], ARGV[1]) == '0' "
                           + "then redis.call('del', KEYS[1]) end return 1 "
                           + "else return 0 end";
        jedis.eval(luaScript, 1, lockKey, threadId);
    }
    private String generateThreadId() {
        // 生成唯一标识当前线程的ID
        // 示例：return MAC + JVM_PID + THREAD_ID;
        return "";
    }
}

2.3 锁的安全释放与超时

– 安全释放：通过Lua脚本，在释放锁时检查锁的持有者是否为当前线程。

– 超时时间：设置键的超时时间，防止客户端崩溃后无法释放锁。

3. 高性能与高可用

– 性能：Redis基于内存，提供高性能的锁操作。

– 高可用：为了应对Redis服务本身可能

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