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什么是分布式锁？
分布式锁是一种跨进程、跨机器的互斥机制，它允许多个服务实例竞争一个共享资源的独占权。只有持有锁的服务实例才能操作该资源，其他实例必须等待锁释放后才能继续尝试获取锁。
分布式锁的核心要求包括：
- 互斥性：同一时间只有一个客户端能够持有锁。
- 高可用性：即使部分节点宕机，锁服务仍然可用。
- 安全性：锁不会被错误地分配给多个客户端。
- 容错性：如果客户端崩溃或网络中断，锁应能自动释放。
使用 Redis 实现分布式锁的基本原理
Redis 提供了原子操作（如 SETNX 和 Lua 脚本），可以用来实现分布式锁。以下是实现的基本步骤：
-
加锁：
- 使用 Redis 的
SETNX命令尝试设置一个键值对，表示锁的持有状态。 - 如果键不存在，则设置成功，表示获取锁；否则失败。
- 设置一个过期时间，防止死锁。
- 使用 Redis 的
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解锁：
- 使用 Lua 脚本确保删除操作的原子性。
- 只有持有锁的客户端才能解锁。
-
续期：
- 如果任务执行时间较长，可以通过定时刷新锁的过期时间来防止锁提前释放。
代码实现
以下是一个基于 Java 和 Redis 的分布式锁实现，使用 Jedis 客户端库。
1. 加锁逻辑
import redis.clients.jedis.Jedis;import java.util.UUID;public class RedisDistributedLock {private Jedis jedis;private String lockKey;private int expireTime; // 锁的过期时间（秒）private String lockValue; // 锁的唯一标识public RedisDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, int expireTime) {this.jedis = jedis;this.lockKey = lockKey;this.expireTime = expireTime;this.lockValue = UUID.randomUUID().toString(); // 唯一标识当前客户端}/*** 尝试获取锁** @return 是否成功获取锁*/public boolean acquireLock() {String result = jedis.set(lockKey, lockValue, "NX", "EX", expireTime);return "OK".equals(result);}/*** 释放锁*/public void releaseLock() {String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +"return redis.call('del', KEYS[1]) " +"else return 0 end";jedis.eval(luaScript, 1, lockKey, lockValue);}/*** 续期锁*/public void renewLock() {String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +"return redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) " +"else return 0 end";jedis.eval(luaScript, 1, lockKey, lockValue, String.valueOf(expireTime));}
}
2. 使用示例
public class DistributedLockExample {public static void main(String[] args) {// 初始化 Redis 客户端Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);// 创建分布式锁对象RedisDistributedLock lock = new RedisDistributedLock(jedis, "my_lock_key", 10);try {// 尝试获取锁if (lock.acquireLock()) {System.out.println("成功获取锁，执行业务逻辑...");Thread.sleep(5000); // 模拟业务逻辑处理// 续期锁lock.renewLock();System.out.println("锁已续期，继续执行业务逻辑...");} else {System.out.println("未能获取锁，等待...");}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {// 释放锁lock.releaseLock();System.out.println("锁已释放");}// 关闭 Redis 连接jedis.close();}
}
UML 图
以下是分布式锁实现的 UML 类图和序列图。
1. 类图
2. 序列图
总结
通过 Redis 实现分布式锁是一种高效且可靠的方案，适用于分布式系统中的资源共享场景。我们通过 SETNX 和 Lua 脚本保证了锁的互斥性和安全性，同时通过设置过期时间和续期机制避免了死锁的发生。
希望本文对你有所帮助！如果你有任何问题，欢迎留言讨论。