如何设计一个分布式锁？如何对锁的性能进行优化？

Marlowe

并发

发布于：May 4, 2021

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分布式锁的本质

就是在所有进程都能访问到的一个地方，设置一一个锁资源，让这些进程都来竞争锁资源。数据库、zookeeper, Redis。

通常对于分布式锁，会要求响应快、性能高、与业务无关。

Redis实现分布式锁

SETNX key value: 当key不存在时，就将key设置为value,并返回1。如果key存在，就返回0。
EXPIRE key locktime: 设置key的有效时长。
DEL key: 删除。
GETSET key value: 先GET, 再SET，先返回key对应的值，如果没有就返回空。然后再将key设置成value。

简单的分布式锁

SETNX加锁， DEL解锁。

问题: 如果获取到锁的进程执行失败，他就永远不会主动解锁，那这个锁就被锁死了。

解决方法： 给锁设置过期时长。

问题： SETNX 和EXPIRE并不是原子性的，所以获取到锁的进程有可能还没有执行EXPIRE指令，就挂了，这时锁还是会被锁死。

解决方法： 将锁的内容设置为过期时间(客户端时间+过期时长),SETNX获取锁失败时，拿这个时间跟当前时间比对，如果是过期的锁，就先删除锁，再重新上锁。

问题： 在高并发场景下，会产生多个进程同时拿到锁的情况。

解决方法： SETNX失败后，获取锁上的时间戳，然后用GETSET, 将自己的过期时间更新上去，并获取旧值。如果这个旧值，跟之前获得的时间戳是不一致的，就表示这个锁已经被其他进程占用了，自己就要放弃竞争锁。

public boolean tryLock(RedisConnection conn){
    long nowTime = System.currentTimeMills();
    long expireTime = nowTime + 1000;
    if(conn.SETNX("mykey",expireTime) == 1){
        // 给锁设置过期时间
        conn.EXPIRE("mykey",1000);
        return true;
    }else{
        // 类似CAS操作
        long oldVal = conn.get("mykey");
        if(oldVal != null && oldVal < nowTime>){
            long currentVal = conn.GETSET("mykey",expireTime);
            if(oldVal == currentVal){
                conn.EXPIRE("mykey",1000);
                return true;
            }
            return false;
        }
        return false;
    }
}