Redis如何实现可重入锁的设计
这篇文章主要介绍Redis如何实现可重入锁的设计,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!
但是仍然有些场景是不满⾜的,例如⼀ 个⽅法获取到锁之后,可能在⽅法内调这个⽅法此时就获取不到锁了。这个时候我们就需要把锁改进成可 重⼊锁了。 重⼊锁,指的是以线程为单位,当⼀个线程获取对象锁之后,这个线程可以再次获取本对象上的锁,⽽其 他的线程是不可以的。可重⼊锁的意义在于防⽌死锁。 实现原理是通过为每个锁关联⼀个请求计数器和⼀个占有它的线程。当计数为 0 时,认为锁是未被占有 的;线程请求⼀个未被占有的锁时,JVM 将记录锁的占有者,并且将请求计数器置为 1 。 如果同⼀个线程再次请求这个锁,计数将递增;每次占⽤线程退出同步块,计数器值将递减。直到计数器 为 0, 锁被释放。 关于⽗类和⼦类的锁的重⼊:⼦类覆写了⽗类的 synchonized ⽅法,然后调⽤⽗类中的⽅法,此时如果没有重⼊的锁,那么这段代码将产⽣死锁。
代码演示
不可重⼊
不可重⼊锁
使用不可重入锁
当前线程执⾏ call() ⽅法⾸先获取 lock,接下来执⾏ inc() ⽅法就⽆法执⾏ inc() 中的逻辑,必须先释放锁。该例很好的说明了不可重⼊锁。
可重入锁
锁实现
锁使用
可重⼊意味着线程可进⼊它已经拥有的锁的同步代码块。
设计两个线程调⽤ call() ⽅法,第⼀个线程调⽤ call() ⽅法获取锁,进⼊ lock() ⽅法,由于初始 lockedBy 是 null,所以不会进⼊ while ⽽挂起当前线程,⽽是增量 lockedCount 并记录 lockBy 为第 ⼀个线程。
接着第⼀个线程进⼊ inc() ⽅法,由于同⼀进程,所以不会进⼊ while ⽽挂起,接着增量 lockedCount,当第⼆个线程尝试 lock,由于 isLocked=true, 所以他不会获取该锁,直到第⼀个线程调⽤两次 unlock() 将 lockCount 递减为 0,才将标记为 isLocked 设置为 false。
设计思路
假设锁的key为“lock”,hashKey是当前线程的id:“threadId”,锁自动释放时间假设为20。
获取锁判断lock是否存在 EXISTS lock
不存在,则自己获取锁,记录重入层数为1.
存在,说明有人获取锁了,继续判断是不是自己的锁,即判断当前线程id作为hashKey是否存在:HEXISTS lock threadId
不存在,说明锁已经有了,且不是自己获取的,锁获取失败.
存在,说明是自己获取的锁,重入次数+1: HINCRBY lock threadId 1 ,最后更新锁自动释放时间, EXPIRE lock 20
判断当前线程id作为hashKey是否存在: HEXISTS lock threadId
不存在,说明锁已失效
存在,说明锁还在,重入次数减1: HINCRBY lock threadId -1 ,
获取新的重入次数,判断重入次数是否为0,为0说明锁全部释放,删除key: DEL lock
因此,存储在锁中的信息就必须包含:key、线程标识、重入次数。不能再使用简单的 key-value 结构, 这里推荐使用 hash 结构。而且要让所有指令都在同一个线程中操作,那么使用 lua 脚本。
lua 脚本
lock.lua
localkey=KEYS[1];--第1个参数,锁的keylocalthreadId=ARGV[1];--第2个参数,线程唯一标识localreleaseTime=ARGV[2];--第3个参数,锁的自动释放时间if(redis.call('exists',key)==0)then--判断锁是否已存在redis.call('hset',key,threadId,'1');--不存在,则获取锁redis.call('expire',key,releaseTime);--设置有效期return1;--返回结果end;if(redis.call('hexists',key,threadId)==1)then--锁已经存在,判断threadId是否是自己redis.call('hincrby',key,threadId,'1');--如果是自己,则重入次数+1redis.call('expire',key,releaseTime);--设置有效期return1;--返回结果end;return0;--代码走到这里,说明获取锁的不是自己,获取锁失败
unlock.lua
--锁的keylocalkey=KEYS[1];--线程唯一标识localthreadId=ARGV[1];--判断当前锁是否还是被自己持有if(redis.call('hexists',key,threadId)==0)then--如果已经不是自己,则直接返回returnnil;end;--是自己的锁,则重入次数减一localcount=redis.call('hincrby',key,threadId,-1);--判断重入次数是否已为0if(count==0)then--等于0,说明可以释放锁,直接删除redis.call('del',key);returnnil;end;
在项目中集成
编写 RedisLock 类
@Getter@SetterpublicclassRedisLock{privateRedisTemplateredisTemplate;privateDefaultRedisScript<Long>lockScript;privateDefaultRedisScript<Object>unlockScript;publicRedisLock(RedisTemplateredisTemplate){this.redisTemplate=redisTemplate;//加载释放锁的脚本this.lockScript=newDefaultRedisScript<>();this.lockScript.setScriptSource(newResourceScriptSource(newClassPathResource("lock.lua")));this.lockScript.setResultType(Long.class);//加载释放锁的脚本this.unlockScript=newDefaultRedisScript<>();this.unlockScript.setScriptSource(newResourceScriptSource(newClassPathResource("unlock.lua")));}/***获取锁*@paramlockName锁名称*@paramreleaseTime超时时间(单位:秒)*@returnkey解锁标识*/publicStringtryLock(StringlockName,longreleaseTime){//存入的线程信息的前缀,防止与其它JVM中线程信息冲突Stringkey=UUID.randomUUID().toString();//执行脚本Longresult=(Long)redisTemplate.execute(lockScript,Collections.singletonList(lockName),key+Thread.currentThread().getId(),releaseTime);//判断结果if(result!=null&&result.intValue()==1){returnkey;}else{returnnull;}}/***释放锁*@paramlockName锁名称*@paramkey解锁标识*/publicvoidunlock(StringlockName,Stringkey){//执行脚本redisTemplate.execute(unlockScript,Collections.singletonList(lockName),key+Thread.currentThread().getId(),null);}}
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