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如何使用Redisson實現分布式鎖？

在分布式系統中，當多個線程（或進程）同時操作同一個資源時，為了保證數據一致性問題，所以就需要一種機制來確保在同一時間只有一個線程（或進程）能夠對資源進行修改，這就是分布式鎖的作用。

分布式鎖是一種在分布式環境下的鎖實現，它允許在多個進程或服務器之間協調對共享資源的訪問或操作。分布式鎖的關鍵特性是它能夠在集群內的不同節點間保持其鎖定狀態，使得某一時刻僅有一個客戶端能夠獲取并持有該鎖，從而確保對公共資源的原子性和一致性訪問。

實現分布式鎖的方式有多種，例如基于數據庫、Redis、ZooKeeper 等中間件來實現，它們通常依賴于這些中間件提供的事務特性，或者命令語義來達到分布式環境下的鎖效果。例如，Redis 通過 SETNX 命令配合過期時間可實現一個簡單的分布式鎖方案。

1、SETNX 存在的問題

雖然可以使用 SETNX 命令方便的實現分布式鎖，但是 SETNX 存在以下問題：

死鎖問題：SETNX 如未設置過期時間，鎖忘記刪了或加鎖線程宕機都會導致死鎖，也就是分布式鎖一直被占用的情況。
鎖誤刪問題：SETNX 設置了超時時間，但因為執行時間太長，所以在超時時間之內鎖已經被自動釋放了，但線程不知道，因此在線程執行結束之后，會把其他線程的鎖誤刪的問題。
不可重入問題：也就是說同一線程在已經獲取了某個鎖的情況下，如果再次請求獲取該鎖，則請求會失敗（因為只有在第一次能加鎖成功）。也就是說，一個線程不能對自己已持有的鎖進行重復鎖定。
無法自動續期：線程在持有鎖期間，任務未能執行完成，鎖可能會因為超時而自動釋放。SETNX 無法自動根據任務的執行情況，設置新的超時實現，以延長鎖的時間。

那么如何解決以上這些問題呢？這就是今天要講的重點 Redisson，使用 Redisson 框架就可以解決以上這些問題了。

2、什么是 Redisson？

Redisson 是一個開源的用于操作 Redis 的 Java 框架。與 Jedis 和 Lettuce 等輕量級的 Redis 框架不同，它提供了更高級且功能豐富的 Redis 客戶端。它提供了許多簡化 Redis 操作的高級 API，并支持分布式對象、分布式鎖、分布式集合等特性。

Redisson 官網：https://redisson.org/

3、Redisson 特性說明

Redisson 可以設置分布式鎖的過期時間，從而避免鎖一直被占用而導致的死鎖問題。
Redisson 在為每個鎖關聯一個線程 ID 和重入次數（遞增計數器）作為分布鎖 value 的一部分存儲在 Redis 中，這樣就避免了鎖誤刪和不可重入的問題。
Redisson 還提供了自動續期的功能，通過定時任務（看門狗）定期延長鎖的有效期，確保在業務未完成前，鎖不會被其他線程獲取。

4、Redisson 使用分布式鎖

（1）添加 Redisson 框架支持

如果是 Spring Boot 項目，直接添加 Redisson 為 Spring Boot 寫的如下依賴：

<!-- Redisson -->
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.redisson/redisson-spring-boot-starter -->
<dependency>
  <groupId>org.redisson</groupId>
  <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>3.25.2</version> <!-- 請根據實際情況使用最新版本 -->
</dependency>

其他項目，訪問 https://mvnrepository.com/search?q=Redisson 獲取具體依賴配置。

（2）配置 RedissonClient 對象

將 RedissonClient 重寫，存放到 IoC 容器，并且配置連接的 Redis 服務器信息。

import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class RedissonConfig {
    @Bean
    public RedissonClient redissonClient() {
        Config config = new Config();
        // 也可以將 redis 配置信息保存到配置文件
        config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
        return Redisson.create(config);
    }
}

（3）創建分布式鎖

Redisson 分布式鎖的操作和 Java 中的 ReentrantLock（可重入鎖）的操作很像，都是先使用 tryLock 嘗試獲取（非公平）鎖，最后再通過 unlock 釋放鎖，具體實現如下：

import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@RestController
public class LockController {
    @Autowired
    private RedissonClient redissonClient;
    @GetMapping("/lock")
    public String lockResource() throws InterruptedException {
        String lockKey = "myLock";
        // 獲取 RLock 對象
        RLock lock = redissonClient.getLock(lockKey);
        try {
            // 嘗試獲取鎖（嘗試加鎖）（鎖超時時間是 30 秒）
            boolean isLocked = lock.tryLock(30, TimeUnit.SECONDS);
            if (isLocked) {
                // 成功獲取到鎖
                try {
                    // 模擬業務處理
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                    return "成功獲取鎖，并執行業務代碼";
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    // 釋放鎖
                    lock.unlock();
                }
            } else {
                // 獲取鎖失敗
                return "獲取鎖失敗";
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "獲取鎖成功";
    }
}

實現公平鎖

Redisson 默認創建的分布式鎖是非公平鎖（出于性能的考慮），想要把它變成公平鎖可使用以下代碼實現：

RLock lock = redissonClient.getFairLock(lockKey);  // 獲取公平鎖

實現讀寫鎖

Redisson 還可以創建讀寫鎖，如下代碼所示：

RReadWriteLock lock = redissonClient.getReadWriteLock(lockKey); // 獲取讀寫鎖
lock.readLock();  // 讀鎖
lock.writeLock(); // 寫鎖

讀寫鎖的特點就是并發性能高，它是允許多個線程同時獲取讀鎖進行讀操作的，也就是說在沒有寫鎖的情況下，讀取操作可以并發執行，提高了系統的并行度。但寫鎖則是獨占式的，同一時間只有一個線程可以獲得寫鎖，無論是讀還是寫都無法與寫鎖并存，這樣就確保了數據修改時的數據一致性。

實現聯鎖

Redisson 也支持聯鎖，也叫分布式多鎖 MultiLock，它允許客戶端一次性獲取多個獨立資源（RLock）上的鎖，這些資源可能是不同的鍵或同一鍵的不同鎖。當所有指定的鎖都被成功獲取后，才會認為整個操作成功鎖定。這樣能夠確保在分布式環境下進行跨資源的并發控制。聯鎖的實現示例如下：

// 獲取需要加鎖的資源
RLock lock1 = redisson.getLock("lock1");
RLock lock2 = redisson.getLock("lock2");
// 聯鎖
RedissonMultiLock multiLock = new RedissonMultiLock(lock1, lock2);
try {
    // 一次性嘗試獲取所有鎖
    if (multiLock.tryLock()) {
        // 獲取鎖成功...
    }
} finally {
    // 釋放所有鎖
    multiLock.unlock();
}