Redisson 分布式鎖源碼之公平鎖加鎖

作者：程序員小航 2021-06-30 14:56:12

開發(fā)

前端

分布式

Redis 默認(rèn)的加鎖邏輯是非公平的。在加鎖失敗時(shí)，線程會(huì)進(jìn)入 while 循環(huán)，一直嘗試獲得鎖，這時(shí)候是多線程進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。就是說誰搶到就是誰的。

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前言

默認(rèn)的加鎖邏輯是非公平的。

在加鎖失敗時(shí)，線程會(huì)進(jìn)入 while 循環(huán)，一直嘗試獲得鎖，這時(shí)候是多線程進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。就是說誰搶到就是誰的。

Redisson 提供了公平鎖機(jī)制，使用方式如下：

  
 
 
 
   
  
  
  
RLock fairLock = redisson.getFairLock("anyLock"); 
   
  
  
  
// 最常見的使用方法 
   
  
  
  
fairLock.lock(); 
  
 
 

下面一起看下公平鎖是如何實(shí)現(xiàn)的?

1公平鎖

相信小伙伴們看過前面的文章，已經(jīng)輕車熟路了，直接定位到源碼方法：RedissonFairLock#tryLockInnerAsync。

好家伙，這一大塊代碼，我截圖也截不完，咱們直接分析 lua 腳本。

PS：雖然咱不懂 lua，但是這一堆堆的 if else 咱們大概還是能看懂的。

因?yàn)?debug 發(fā)現(xiàn) command == RedisCommands.EVAL_LONG，所以直接看下面一部分。

這么長(zhǎng)，連呼好幾聲好家伙!

先來看看參數(shù)都有啥?

• KEYS[1]：加鎖的名字，anyLock;
• KEYS[2]：加鎖等待隊(duì)列，redisson_lock_queue:{anyLock};
• KEYS[3]：等待隊(duì)列中線程鎖時(shí)間的 set 集合，redisson_lock_timeout:{anyLock}，是按照鎖的時(shí)間戳存放到集合中的;
• ARGV[1]：鎖超時(shí)時(shí)間 30000;
• ARGV[2]：UUID:ThreadId 組合 a3da2c83-b084-425c-a70f-5d9a08b37f31:1;
• ARGV[3]：threadWaitTime 默認(rèn) 300000;
• ARGV[4]：currentTime 當(dāng)前時(shí)間戳。

加鎖隊(duì)列和集合是含有大括號(hào)的字符串。{XXXX} 是指這個(gè) key 僅使用 XXXX 用來計(jì)算 slot 的位置。

2Lua 腳本分析

上面的 lua 腳本是分為幾塊的，咱們分別從不同的角度看下上面代碼的執(zhí)行。

首次加鎖(Thread1)

第一部分，因?yàn)槭鞘状渭渔i，所以等待隊(duì)列為空，直接 跳出循環(huán)。這一部分執(zhí)行結(jié)束。

第二部分：

1. 當(dāng)鎖不存在，等待隊(duì)列為空或隊(duì)首是當(dāng)前線程，兩個(gè)條件都滿足時(shí)，進(jìn)入內(nèi)部邏輯;
2. 從等待隊(duì)列和超時(shí)集合中刪除當(dāng)前線程，這時(shí)候等待隊(duì)列和超時(shí)集合都是空的，不需要任何操作;
3. 減少隊(duì)列中所有等待線程的超時(shí)時(shí)間，也不需要任何操作;
4. 加鎖并設(shè)置超時(shí)時(shí)間。

執(zhí)行完這里就 return 了。所以后面幾部分就暫時(shí)不看了。

相當(dāng)于下面兩個(gè)命令(整個(gè) lua 腳本都是原子的!)：

  
 
 
 
   
  
  
  
> hset anyLock a3da2c83-b084-425c-a70f-5d9a08b37f31:1 1 
   
  
  
  
> pexpire anyLock 30000 
  
 
 

Thread2 加鎖

當(dāng) Thread1 加鎖完成之后，此時(shí) Thread2 來加鎖。

Thread2 可以是本實(shí)例其他線程，也可以是其他實(shí)例的線程。

第一部分，雖然鎖被 Thread1 占用了，但是等待隊(duì)列是空的，直接跳出循環(huán)。

第二部分，鎖存在，直接跳過。

第三部分，線程是否持鎖，沒有持鎖，直接跳過。

第四部分，線程是否在等待隊(duì)列中，Thread2 才來加鎖，不在里面，直接跳過。

Thread2 最后會(huì)來到這里：

1. 從線程等待隊(duì)列 redisson_lock_queue:{anyLock} 中獲取最后一個(gè)線程;
2. 因?yàn)榈却?duì)列是空的，所以直接獲取當(dāng)前鎖的剩余時(shí)間 ttl anyLock;
3. 組裝超時(shí)時(shí)間 timeout = ttl + 300000 + 當(dāng)前時(shí)間戳，這個(gè) 300000 是默認(rèn) 60000*5;
4. 使用 zadd 將 Thread2 放到等待線程有序集合，然后使用 rpush 將 Thread2 再放到等待隊(duì)列中。

zadd KEYS[3] timeout ARGV[2]

這里使用 zadd 命令分別放置的是，redisson_lock_timeout:{anyLock}，超時(shí)時(shí)間戳(1624612689520)，線程(UUID2:Thread2)。

其中超時(shí)時(shí)間戳當(dāng)分?jǐn)?shù)，用來在有序集合中排序，表示加鎖的順序。

Thread3 加鎖

Thread1 占有了鎖，Thread2 在等待，此時(shí)線程 3 來了。

獲取 firstThreadId2 此時(shí)隊(duì)列是有線程的是 UUID2:Thread2。

判斷 firstThreadId2 的分?jǐn)?shù)(超時(shí)時(shí)間戳)是不是小于當(dāng)前時(shí)間戳：

小于等于則說明超時(shí)了，移除 firstThreadId2;

大于，則會(huì)進(jìn)入后續(xù)判斷。

第二、三、四部分都不滿足條件。

Thread3 最后也會(huì)來到這里：

1. 從線程等待隊(duì)列 redisson_lock_queue:{anyLock} 中獲取最后一個(gè)線程;
2. 最后一個(gè)線程存在，且不是自己，則 ttl = lastThreadId 超時(shí)時(shí)間戳 - 當(dāng)前時(shí)間戳，就是看最后一個(gè)線程還有多久超時(shí);
3. 組裝超時(shí)時(shí)間 timeout = ttl + 300000 + 當(dāng)前時(shí)間戳，這個(gè) 300000 是默認(rèn) 60000*5，在最后一個(gè)線程的超時(shí)時(shí)間上加上 300000 以及當(dāng)前時(shí)間戳，就是 Thread3 的超時(shí)時(shí)間戳。
4. 使用 zadd 將 Thread3 放到等待線程有序集合，然后使用 rpush 將 Thread3 再放到等待隊(duì)列中。

3總結(jié)

本文主要總結(jié)了公平鎖的加鎖邏輯，這里涉及到比較多的 Redis 操作，做一下簡(jiǎn)要總結(jié)：

1. Redis Hash 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：存放當(dāng)前鎖，Redis Key 就是鎖，Hash 的 field 是加鎖線程，Hash 的 value 是 重入次數(shù);
2. Redis List 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：充當(dāng)線程等待隊(duì)列，新的等待線程會(huì)使用 rpush 命令放在隊(duì)列右邊;
3. Redis sorted set 有序集合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：存放等待線程的順序，分?jǐn)?shù) score 用來是等待線程的超時(shí)時(shí)間戳。

需要理解的就是這里會(huì)額外添加一個(gè)等待隊(duì)列，以及有序集合。

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