anonymous 分布式应用进行逻辑处理时经常会遇到并发问题。比如一个操作要修改用户的状态，修改状态需要先读出用户的状态，在内存里进行修改，改完了再存回去。如果这样的操作同时进行了，就会出现并发问题，因为读取和保存状态这两个操作不是原子的。（Wiki 解释：所谓 原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch 线程切换。）
这个时候就要使用到分布式锁来限制程序的并发执行。Redis 分布式锁使用非常广泛，它是面试的重要考点之一。
分布式锁
分布式锁本质上要实现的目标就是在 Redis 里面占一个位置，当别的进程也要来占时，发现已经有人在那里了，就只好放弃或者稍后再试。 占位置一般是使用 setnx(set if not exists) 指令，只允许被一个客户端占坑。先来先占， 用完了，再调用 del 指令释放。
// 这里的冒号:就是一个普通的字符，没特别含义，它可以是任意其它字符，不要误解
> setnx lock:codehole true
OK
... do something critical ...
> del lock:codehole
(integer)
但是有个问题，如果逻辑执行到中间出现异常了，可能会导致 del 指令没有被调用，这样就会陷入死锁，锁永远得不到释放。
于是我们在拿到锁之后，再给锁加上一个过期时间，比如 5s，这样即使中间出现异常也可以保证 5 秒之后锁会自动释放。
> setnx lock:codehole true
OK
> expire lock:codehole 5
... do something critical ...
> del lock:codehole
(integer) 1
但是以上逻辑还有问题。如果在 setnx 和 expire 之间服务器进程突然挂掉了，可能是因为机器掉电或者是被人为杀掉的，就会导致 expire 得不到执行，也会造成死锁。这种问题的根源就在于 setnx 和 expire 是两条指令而不是原子指令。为了解决这个疑难，Redis 开源社区涌现了一堆分布式锁的 library，专门用来解决这个问题。实现方法极为复杂，一般要费很大的精力才可以搞懂。如果你需要使用分布式锁，意味着你不能仅仅使用 Jedis 或者 redis-py 就行了，还得引入分布式锁的 library。
为了治理这个乱象，Redis 2.8 版本中作者加入了** set 指令的扩展参数**，使得 setnx 和expire 指令可以一起执行，彻底解决了分布式锁的乱象。从此以后所有的第三方分布式锁library 可以休息了。 > set lock:codehole true ex 5 nx OK ... do something critical ... > del lock:codehole 上面这个指令就是 setnx 和 expire 组合在一起的原子指令。
超时问题
Redis 的分布式锁不能解决超时问题，如果在加锁和释放锁之间的逻辑执行的太长，以至于超出了锁的超时限制，就会出现问题。因为这时候锁过期了，第二个线程重新持有了这把锁，但是紧接着第一个线程执行完了业务逻辑，就把锁给释放了，第三个线程就会在第二个线程逻辑执行完之间拿到了锁。
为了避免这个问题，Redis 分布式锁不要用于较长时间的任务。如果真的偶尔出现了，数据出现的小波错乱可能需要人工介入解决。
有一个更加安全的方案是为 set 指令的 value 参数设置为一个随机数，释放锁时先匹配随机数是否一致，然后再删除 key。但是匹配 value 和删除 key 不是一个原子操作，Redis 也没有提供类似于 delifequals 这样的指令，这就需要使用 Lua 脚本来处理了，因为 Lua 脚本可以保证连续多个指令的原子性执行。
Id delifequals
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del",KEYS[1])
else
return 0
end
可重入性
可重入性是指线程在持有锁的情况下再次请求加锁，如果一个锁支持同一个线程的多次加锁，那么这个锁就是可重入的。比如 Java 语言里有个 ReentrantLock 就是可重入锁。Redis 分布式锁如果要支持可重入，需要对客户端的 set 方法进行包装，使用线程的 Threadlocal 变量存储当前持有锁的计数。
public class RedisWithReentrantLock {
private ThreadLocal<Map> lockers = new ThreadLocal<>();
private Jedis jedis;
public RedisWithReentrantLock(Jedis jedis) {
this.jedis = jedis;
}
private boolean _lock(String key) {
return jedis.set(key, "", SetParams.setParams().nx().ex(5)) != null;
}
private void _unlock(String key) {
jedis.del(key);
}
private Map<String, Integer> currentLockers() {
Map<String, Integer> refs = lockers.get();
if (refs != null) {
return refs;
}
lockers.set(new HashMap<>());
return lockers.get();
}
public boolean lock(String key) {
Map refs = currentLockers();
Integer refCnt = (Integer) refs.get(key);
if (refCnt != null) {
refs.put(key, refCnt + 1);
return true;
}
boolean ok = this._lock(key);
if (!ok) {
return false;
}
refs.put(key, 1);
return true;
}
public boolean unlock(String key) {
Map refs = currentLockers();
Integer refCnt = (Integer) refs.get(key);
if (refCnt == null) {
return false;
}
refCnt -= 1;
if (refCnt > 0) {
refs.put(key, refCnt);
} else {
refs.remove(key);
this._unlock(key);
}
return true;
}
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis();
RedisWithReentrantLock redis = new RedisWithReentrantLock(jedis);
System.out.println(redis.lock("codehole"));
System.out.println(redis.lock("codehole"));
System.out.println(redis.unlock("codehole"));
System.out.println(redis.unlock("codehole"));
}
}
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