分布式锁的实现与应用——以Redisson为例

分布式锁是保障在分布式系统中多个节点之间资源互斥的重要手段，而Redisson是Redis官方推荐的Java客户端，不仅提供基于Java语言对Redis的操作接口，还提供了分布式锁的实现，本文将以Redisson分布式锁为例，从以下几个方面对分布式锁进行详细探讨与应用。

一、Redisson分布式锁的基础知识

1、何谓分布式锁？

分布式锁是为了解决在分布式系统下多个节点争抢同一资源的问题。在分布式系统中，常常需要对于某些资源进行互斥操作，如果没有锁的机制，就会出现两个节点同时对一个资源进行修改，导致修改结果冲突，进而导致系统崩溃，因此分布式锁就是解决这个问题的重要机制。

2、Redisson分布式锁的基本原理

Redisson分布式锁本质上就是Redis的一个String类型的值，它的值为当前持有锁的客户端标识，当Redisson客户端获取锁时，它会创建一个带有自身标识的String类型的值，如果这个值在Redis中不存在，就表示当前客户端获得了锁。

而如果这个值存在，说明当前锁已经被其他客户端持有，此时Redisson客户端会继续轮询尝试获取锁，直到成功或者超时。

3、Redisson分布式锁的优点

(1) 可重入性：同一个线程可以多次获取同一个锁。

(2) 支持公平锁和非公平锁：即可以通过构造函数选择公平/非公平锁。

(3) 高可用性：Redisson分布式锁支持主从模式、哨兵模式以及集群模式，保证在任何时候都能够获取到锁。

二、Redisson分布式锁的具体应用

1、单节点环境下的基本应用

在单节点环境下，Redisson分布式锁的基本应用如下：

    RedissonClient client = Redisson.create(config);
    // 获取锁
    RLock lock = client.getLock("lock");
    try {
        lock.lock();
        // TODO: Do something
    } finally {
        lock.unlock();
    }

这里的client是Redisson客户端，config是Redisson的配置，在获取锁之后，我们可以执行需要保护的代码段，然后再释放锁。

2、分布式环境下的应用

在分布式环境下，Redisson分布式锁的应用稍微有些复杂，主要是因为Redisson的分布式锁是基于Redis的，所以我们需要构建一个Redisson的客户端，然后使用这个客户端来获取锁。

下面我们来看一下分布式环境下的应用示例：

    Config config = new Config();
    config.useClusterServers()
            .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6379")
            .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6380")
            .addNodeAddress("redis://127.0.0.1:6381");
    RedissonClient client = Redisson.create(config);
    // 获取分布式锁
    RLock lock = client.getLock("lock");
    try {
        lock.lock();
        // TODO: Do something
    } finally {
        lock.unlock();
    }

这里的config是Redisson的配置，我们使用的是Redis集群模式，并且连接了三个Redis节点。在获取锁之后，我们可以执行需要保护的代码段，然后再释放锁。

3、可重入锁的应用

Redisson分布式锁支持可重入锁，也就是一个线程可以多次获取同一个锁。在这种情况下，只有当所有的获取锁的次数和释放锁的次数相等时，才会真正释放锁。

我们来看一下可重入锁的应用示例：

    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
    RedissonClient client = Redisson.create(config);
    // 获取可重入锁
    RLock lock = client.getLock("lock");
    try {
        lock.lock();
        // TODO: Do something
        lock.lock();
        // TODO: Do something else
    } finally {
        lock.unlock();
        lock.unlock();
    }

这里的lock是Redisson可重入锁，我们可以在同一个线程内多次获取和释放锁，但必须在获取和释放锁的次数相等时才会真正释放锁。

4、公平锁与非公平锁的应用

Redisson分布式锁支持公平锁和非公平锁，我们可以通过构造函数来选择需要使用的锁类型。公平锁表示锁的获取是按照FIFO顺序进行的，而非公平锁表示获取锁的顺序是不确定的。

我们来看一下公平锁与非公平锁的应用示例：

    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
    RedissonClient client = Redisson.create(config);
    // 获取公平锁
    RLock fairLock = client.getFairLock("lock");
    // 获取非公平锁
    RLock unfairLock = client.getLock("lock");

这里的fairLock是Redisson公平锁，我们可以使用它来获取按照FIFO顺序进行的锁。而unfairLock是Redisson非公平锁，我们可以使用它来获取顺序不确定的锁。

5、实现分布式限流的应用

Redisson分布式锁除了可以实现互斥访问数据资源的功能，还可以实现限流控制，我们可以通过控制每个请求对于锁的获取次数和时间来实现对一段时间内并发请求的控制。

    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
    RedissonClient client = Redisson.create(config);
    //获取限流器
    RRateLimiter rateLimiter = client.getRateLimiter("myRateLimiter");
    //每秒钟产生两个令牌，即QPS=2
    rateLimiter.trySetRate(RateType.PER_SECOND, 2, 1, RateIntervalUnit.SECONDS);
    RLock lock = client.getLock("lock");
    try {
        lock.lock();
        if(rateLimiter.tryAcquire()){
            // TODO: Do something
        }
    } finally {
        lock.unlock();
    }

这里的rateLimiter是Redisson分布式限流器，我们可以设置令牌桶的大小、生成令牌的速率和请求等待的超时时间。而我们在获取锁之后，可以使用阻塞或非阻塞的方式获取令牌，以此来控制每秒钟的并发数量。

三、总结

在本文中，我们详细阐述了Redisson分布式锁的基础知识和具体应用，包括了单节点环境下的基本应用、分布式环境下的应用、可重入锁的应用、公平锁与非公平锁的应用以及实现分布式限流的应用，希望本文能够对大家了解或者使用Redisson分布式锁有所帮助。