最近小萊去大廠面試，最終掛在了分布式鎖上信不，于是回來后認真整理了這篇文章屈溉，以期下次面試遇到同樣的問題時一雪前恥......
一、什么是分布式鎖
分布式鎖是控制分布式系統(tǒng)之間同步訪問共享資源的一種方式姐扮。舉個通俗易懂的例子：網(wǎng)吧打游戲絮供。
小萊去網(wǎng)吧打游戲，路上碰巧遇到了同學小王和小丁茶敏，三人同時來到網(wǎng)吧前臺表示都想在包廂里上網(wǎng)壤靶。但是包廂只有一個，同一時間也只能容納一人惊搏，前臺MM很為難贮乳。突然，前臺MM心生一計恬惯，將一枚硬幣拋于空中向拆，讓他們?nèi)送瑫r爭搶，誰能搶到誰去包廂酪耳。只見小萊眼疾手快最終將硬幣據(jù)為己有亲铡，看著不甘的小王和小丁，哼著小曲進了包廂.....
在這個例子中葡兑，小萊奖蔓、小王和小丁可以看成三個獨立分布的客戶端（三個獨立系統(tǒng)），小萊在包廂上網(wǎng)的時間看作鎖的時間讹堤，包廂可以看作同一資源吆鹤。同一時刻三人都想去包廂（即都想訪問同一資源），那么硬幣就可以作為一把分布式鎖限制同一時刻共享包廂的人員洲守。
二疑务、分布式鎖的特點
1沾凄、互斥性
任意時刻，只有一個客戶端能夠持有鎖知允。
2撒蟀、不會發(fā)送死鎖
即使有一個客戶端在持有鎖的期間崩潰而沒有主動解鎖，也能保證后續(xù)其他客戶端能加鎖温鸽。
3保屯、容錯性
只要大部分的redis節(jié)點正常運行，客戶端就可以加鎖和解鎖涤垫。
4姑尺、解鎖
加鎖和解鎖必須為同一個客戶端，客戶端不能解鎖他人的鎖蝠猬。
三切蟋、分布式鎖的實現(xiàn)
基于redis實現(xiàn)
基于mysql樂觀鎖實現(xiàn)
基于zookeeper實現(xiàn)
在這篇文章中，我們重點來講述如何通過redis來實現(xiàn)分布式鎖榆芦。
四柄粹、加鎖實現(xiàn)方式
常用redis命令
setnx：在指定的key不存在時，為key設(shè)置指定值
expire：設(shè)置key過期時間匆绣，單位以秒計
getset：設(shè)置指定key的值镰惦，并返回key的舊值
錯誤示例
1、通過setnx犬绒、expire實現(xiàn)
實現(xiàn)思路：在當前鎖沒有被占用的情況下旺入，加鎖成功后，給鎖設(shè)置一個過期時間凯力。
這乍看沒有什么問題茵瘾，但是仔細思考之后就會發(fā)現(xiàn)由于setnx/expire不具有原子性，某一時刻進程在執(zhí)行expire前突然崩潰咐鹤，就會導致該鎖永久存在拗秘，后續(xù)進程在獲取鎖時發(fā)現(xiàn)鎖已被占用，從而導致無法加鎖祈惶。
2雕旨、將鎖的值設(shè)為過期時間，通過鎖的值對比實現(xiàn)
這段代碼實現(xiàn)的缺點是：
需要分布式下每個客戶端的時間保持一致捧请；
鎖快過期時凡涩，多個客戶端同時執(zhí)行g(shù)etSet，雖然最終只有一個客戶端可以加鎖疹蛉，但該客戶端鎖的過期時間可能被其他客戶端覆蓋活箕；
不具備擁有者標識，任何客戶端都可以解鎖可款。
正確示例
參數(shù)說明：
nx：SET IF NOT EXIST育韩，即當key不存在時克蚂，進行set操作，若key已經(jīng)存在筋讨，則不做任何操作
px：給key加一個過期時間埃叭，單位ms
redis2.8版本后，set里提供了px參數(shù)悉罕，因此我們在實現(xiàn)分布式鎖的時候就可以進行原子操作赤屋，同時加鎖操作也變得簡單。
通過上述示例蛮粮，我們已經(jīng)清楚地知道了加鎖的實現(xiàn)方式，但是解鈴還須系鈴人谜慌，解鎖如何實現(xiàn)呢然想？
五、解鎖實現(xiàn)方式
常用redis命令
del：用于刪除已存在的鍵
pttl：以毫秒為單位返回key的剩余過期時間
錯誤示例
1欣范、最常見的一種錯誤解鎖方式是直接通過刪除del來進行的：
這種方式的錯誤在于不具有擁有者標識变泄，任何客戶端都可以隨時進行解鎖。
2恼琼、有人可能會說妨蛹，加鎖時給每個客戶端分配一個唯一的value值，每次釋放鎖前把鎖的值與客戶端傳過來的值做對比晴竞，相同再刪除不就行了蛙卤，即：
這種方式確實在一般情況下能夠解決鎖被其他客戶端隨意釋放的問題，但是這樣實現(xiàn)會有什么問題呢噩死？答案是當客戶端A在執(zhí)行del之前颤难，鎖突然過期了，此時客戶端B加鎖成功已维，然后客戶端A執(zhí)行del操作則會將客戶端B的鎖解除行嗤。這還是因為刪除不具有原子性。
注：在這里還有一種解決臨界條件下客戶端A鎖被其他客戶端釋放的方式垛耳，只是對性能可能有一些影響：在del前栅屏，我們可以先判斷鎖的過期時間，如果當前時間不小于10ms（根據(jù)自己的業(yè)務(wù)而定）的話可以操作del刪除堂鲜，否則自然釋放栈雳，即：
正確示例
鎖的釋放包含了get、判斷缔莲、del三個步驟甫恩。如果不能保證三個步驟的原子性，分布式鎖就會有并發(fā)問題酌予。
通過redis里eval命令操作lua代碼磺箕，這樣可以確保在解鎖時保持原子性奖慌，而不會因為進程的崩潰導致解鎖失敗。
六松靡、思考
到這里我們就完成了分布式鎖的實現(xiàn)简僧，請繼續(xù)思考：
1、當在集群中雕欺，某個master節(jié)點宕機后岛马，master數(shù)據(jù)未及時同步至slave節(jié)點時，上述示例是否還能滿足當前場景屠列？此時會發(fā)生什么樣的情況啦逆？又該如何來解決？
上邊講述的示例適用于單實例或?qū)I(yè)務(wù)要求性不高的情況笛洛，當在集群上實現(xiàn)分布式鎖的時候夏志，master節(jié)點宕機且數(shù)據(jù)未同步至slave節(jié)點時，此時就會出現(xiàn)多個客戶端擁有一把鎖的情況苛让，失去了鎖的互斥性原則沟蔑。
基于此，redis官方提出了RedLock的實現(xiàn)方案狱杰，核心思想是同時使用多個Redis Master來冗余瘦材，且這些節(jié)點是完全獨立的，也不需要對這些節(jié)點之間的數(shù)據(jù)進行同步仿畸。獲取集群中多數(shù)master節(jié)點上的鎖食棕，同時全部獲取，否則全部釋放错沽。
例如下圖的集群中宣蠕，同時在一半以上（2個master）的master上加鎖，如果其中某一個master宕機甥捺，客戶端仍然可以獲取到鎖抢蚀。
2、業(yè)務(wù)未處理完面臨鎖時間到期如何處理镰禾？
?還是開頭那個例子皿曲，小萊在包廂里打游戲，任務(wù)做到一半吴侦，時間到了屋休，這時怎么辦呢？有經(jīng)驗的同學第一反應(yīng)肯定是去續(xù)費备韧。
?那么對應(yīng)到鎖的應(yīng)用上也是這樣劫樟，當占有鎖的時間快到了但是此時業(yè)務(wù)未處理完，可以延長鎖的過期時間，即鎖支持可重入叠艳。
七奶陈、總結(jié)
1、無論加鎖還是解鎖附较，都要確保原子性操作吃粒；
2、Redis分布式鎖要考慮單實例和多實例的情況拒课；
3徐勃、正確加鎖方式：
如果當前業(yè)務(wù)可容忍多個客戶端擁有一把鎖或保證master不會發(fā)生故障，在集群中也可以使用這種方式早像。
4僻肖、正確解鎖方式：
參考來源：https://mp.weixin.qq.com/s/KGpkNqosFZnHrYrbWpa5Ww
（參考來源：公眾號『?IT界農(nóng)民工?』）
