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Redisson实现Redis分布式锁的原理

news 2025/8/2 5:03:20

Redisson是一个基于Redis的Java驻内存数据网格(In-Memory Data Grid)客户端，它提供了丰富的分布式对象和服务，其中分布式锁是其核心功能之一。

基本原理

Redisson的分布式锁实现主要依赖Redis的以下特性：

单线程模型：Redis的单线程特性确保命令执行的原子性
键过期机制：通过EXPIRE命令实现锁的自动释放
Lua脚本：保证复杂操作的原子性执行

核心实现机制

1. 加锁过程

lua

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-- Redisson加锁的Lua脚本核心逻辑
if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) thenredis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1)redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1])return nil
end
if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) thenredis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1)redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1])return nil
end
return redis.call('pttl', KEYS[1])

参数说明：

KEYS[1]：锁的key名
ARGV[1]：锁的过期时间(毫秒)
ARGV[2]：客户端唯一标识(通常由UUID+线程ID组成)

执行流程：

检查锁key是否存在
如果不存在，使用hash结构设置锁，并设置过期时间
如果已存在且是当前客户端持有，则重入计数+1，并刷新过期时间
如果被其他客户端持有，返回锁的剩余生存时间

2. 可重入实现

Redisson通过Redis的Hash结构实现可重入锁：

Hash的field为客户端唯一标识
Hash的value为锁的重入次数

3. 锁续期机制(Watchdog)

java

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// Redisson的看门狗线程核心逻辑
private void scheduleExpirationRenewal() {// 每隔锁过期时间的1/3时间续期一次Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {@Overridepublic void run(Timeout timeout) {// 通过Lua脚本续期expireAsync(threadId);}}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);
}

特性：

默认锁超时时间30秒
每10秒(30/3)检查一次，如果锁仍被持有，则延长锁的过期时间
只在未显式指定leaseTime时启用

4. 解锁过程

lua

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-- Redisson解锁的Lua脚本核心逻辑
if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) thenreturn nil
end
local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1)
if (counter > 0) thenredis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2])return 0
elseredis.call('del', KEYS[1])redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1])return 1
end
return nil

执行流程：

检查锁是否存在且是否由当前客户端持有
如果是，则重入计数-1
如果重入计数>0，刷新过期时间
如果重入计数=0，删除锁key并发布解锁消息

关键特性

互斥性：同一时刻只有一个客户端能持有锁
避免死锁：锁自动过期释放 + 看门狗自动续期
可重入性：同一线程可多次获取同一把锁
容错性：Redis节点宕机时，锁会自动释放
公平锁支持：通过Redis的队列实现

锁类型

Redisson提供了多种分布式锁实现：

普通锁(RLock)：最基本的可重入锁
公平锁(FairLock)：按照请求顺序获取锁
联锁(MultiLock)：同时对多个锁加锁
红锁(RedLock)：基于多个独立Redis节点的分布式锁
读写锁(RReadWriteLock)：读-写分离的锁

红锁(RedLock)算法

Redisson实现了Redis官方推荐的RedLock算法，用于提高分布式锁的可靠性：

获取当前时间(毫秒)
依次尝试从N个独立的Redis实例获取锁
计算获取锁花费的总时间(当前时间 - 步骤1时间)
- 只有当大多数(N/2+1)节点获取成功
- 且总耗时小于锁有效时间，才认为获取成功
锁的真正有效时间 = 初始有效时间 - 获取锁花费的时间
如果获取失败，则向所有节点发起解锁请求

使用示例

java

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// 获取锁
RLock lock = redisson.getLock("myLock");
try {// 尝试加锁，最多等待100秒，上锁后30秒自动解锁boolean isLocked = lock.tryLock(100, 30, TimeUnit.SECONDS);if (isLocked) {// 执行业务逻辑}
} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();
} finally {// 释放锁if (lock.isHeldByCurrentThread()) {lock.unlock();}
}