随着业务发展的需要，原单体单机部署的系统被演化成分布式集群系统后，由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上，这将使原单机部署情况下的并发控制锁策略失效，单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。为了解决这个问题就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式锁要解决的问题！

分布式锁主流的实现方案：

基于数据库实现分布式锁
基于缓存（Redis等）
基于Zookeeper

每一种分布式锁解决方案都有各自的优缺点：

性能：redis最高
可靠性：zookeeper最高

这里，我们就基于redis实现分布式锁。

使用redis实现分布式锁

四个条件

为了确保分布式锁可用，我们至少要确保锁的实现同时满足以下四个条件：

互斥性。在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。【setnx】
不会发生死锁。即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他客户端能加锁。【有效期expire】
解铃还须系铃人。加锁和解锁必须是同一个客户端，客户端自己不能把别人加的锁给解了。【uuid】
加锁和解锁必须具有原子性。【lua】

基本命令

# set sku:1:info “OK” NX PX 10000

EX second ：设置键的过期时间为 second 秒。
- SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value 。
PX millisecond ：设置键的过期时间为 millisecond 毫秒。
- SET key value PX millisecond 效果等同于 PSETEX key millisecond value 。
NX ：只在键不存在时，才对键进行设置操作。
- SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。
XX ：只在键已经存在时，才对键进行设置操作。

多个客户端同时获取锁（setnx）
获取成功，执行业务逻辑{从db获取数据，放入缓存}，执行完成释放锁（del）
其他客户端等待重试

springBoot实现

在redis中设置 set num "0"

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@GetMapping("testLock")
public void testLock(){
    //1获取锁，setne
    Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "111");
    //2获取锁成功、查询num的值
    if(lock){
        Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
        //2.1判断num为空return
        if(StringUtils.isEmpty(value)){
            return;
        }
        //2.2有值就转成成int
        int num = Integer.parseInt(value+"");
        //2.3把redis的num加1
        redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
        //2.4释放锁，del
        redisTemplate.delete("lock");

    }else{
        //3获取锁失败、每隔0.1秒再获取
        try {
            Thread.sleep(100);
            testLock();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

使用ab工具测试

ab -n 1000 -c 100 http://192.168.200.1:8080/redisTest/testLock

此时get num 为1000

但是引发其他问题

死锁问题

setnx刚好获取到锁，业务逻辑出现异常，导致锁无法释放

设置锁有效时间

设置过期时间有两种方式：

首先想到通过expire设置过期时间（缺乏原子性：如果在setnx和expire之间出现异常，锁也无法释放）
在set时指定过期时间（推荐）

修改代码增加有效时间

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Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("num:lock", "111",3, TimeUnit.SECONDS);

解决死锁问题，但是会引发另外的问题

释放其他服务器的锁问题

场景：如果业务逻辑的执行时间是7s。执行流程如下

index1业务逻辑没执行完，3秒后锁被自动释放。
index2获取到锁，执行业务逻辑，3秒后锁被自动释放。
index3获取到锁，执行业务逻辑
index1业务逻辑执行完成，开始调用del释放锁，这时释放的是index3的锁，导致index3的业务只执行1s就被别人释放。最终等于没锁的情况。

设置sexnx唯一值UUID

解铃还须系铃人只能释放自己的锁

setnx获取锁时，设置一个指定的唯一值（例如：uuid）；释放前获取这个值，判断是否自己的锁

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@GetMapping("testLock")
    public void testLock(){
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        //1获取锁，setne
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid,3, TimeUnit.SECONDS);
        //2获取锁成功、查询num的值
        if(lock){
            Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
            //2.1判断num为空return
            if(StringUtils.isEmpty(value)){
                return;
            }
            //2.2有值就转成成int
            int num = Integer.parseInt(value+"");
            //2.3把redis的num加1
            redisTemplate.opsForValue().set("num", ++num);
            //2.4释放锁，del
            //判断比较uuid值是否一样
            String lockUuid = (String)redisTemplate.opsForValue().get("lock");
            if(lockUuid.equals(uuid)) {
                redisTemplate.delete("lock");
            }
        }else{
            //3获取锁失败、每隔0.1秒再获取
            try {
                Thread.sleep(100);
                testLock();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

上锁解锁原子性问题

当a在比较完uuid1后准备删除锁，出现卡顿

过很久a锁过期自动释放，b执行操作，a恢复，a释放b的锁

场景：

index1执行删除时，查询到的lock值确实和uuid相等

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uuid=v1
set(lock,uuid)； 
String lockUuid = (String)redisTemplate.opsForValue().get("lock");
if(lockUuid.equals(uuid)) {
    redisTemplate.delete("lock");
}

index1执行删除前，lock刚好过期时间已到，被redis自动释放在redis中没有了lock，没有了锁。

index2获取了lock index2线程获取到了cpu的资源，开始执行方法 uuid=v2 set(lock,uuid)；
index1执行删除，此时会把index2的lock删除 index1 因为已经在方法中了，所以不需要重新上锁。index1有执行的权限。index1已经比较完成了，这个时候，开始执行

删除的index2的锁！

LUA脚本保证删除原子性

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@GetMapping("testLockLua")
public void testLockLua() {
    //1 声明一个uuid ,将做为一个value 放入我们的key所对应的值中
    String uuid = UUID.randomUUID().toString();
    //2 定义一个锁：lua 脚本可以使用同一把锁，来实现删除！
    String skuId = "25"; // 访问skuId 为25号的商品 100008348542
    String locKey = "lock:" + skuId; // 锁住的是每个商品的数据

    // 3 获取锁
    Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(locKey, uuid, 3, TimeUnit.SECONDS);

    // 第一种： lock 与过期时间中间不写任何的代码。
    // redisTemplate.expire("lock",10, TimeUnit.SECONDS);//设置过期时间
    // 如果true
    if (lock) {
        // 执行的业务逻辑开始
        // 获取缓存中的num 数据
        Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
        // 如果是空直接返回
        if (StringUtils.isEmpty(value)) {
            return;
        }
        // 不是空 如果说在这出现了异常！ 那么delete 就删除失败！ 也就是说锁永远存在！
        int num = Integer.parseInt(value + "");
        // 使num 每次+1 放入缓存
        redisTemplate.opsForValue().set("num", String.valueOf(++num));
        /*使用lua脚本来锁*/
        // 定义lua 脚本
        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        // 使用redis执行lua执行
        DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
        redisScript.setScriptText(script);
        // 设置一下返回值类型 为Long
        // 因为删除判断的时候，返回的0,给其封装为数据类型。如果不封装那么默认返回String 类型，
        // 那么返回字符串与0 会有发生错误。
        redisScript.setResultType(Long.class);
        // 第一个要是script 脚本 ，第二个需要判断的key，第三个就是key所对应的值。
        redisTemplate.execute(redisScript, Arrays.asList(locKey), uuid);
    } else {
        // 其他线程等待
        try {
            // 睡眠
            Thread.sleep(1000);
            // 睡醒了之后，调用方法。
            testLockLua();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

项目中使用lua解决删除原子性

定义key，key应该是为每个sku定义的，也就是每个sku有一把锁。

String locKey ="lock:"+skuId; // 锁住的是每个商品的数据

Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(locKey, uuid,3,TimeUnit.SECONDS);

Redis12_分布式锁

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