Redis 线程控制总结

前言

参考文献

《Redis分布式锁》

概述

Redisson基于Redis提供了多项适用于分布式环境的线程控制功能。Redisson的本质是一套由Redis官方提供的Java版API，其提供了包括线程控制工具在内的多项功能，支持在分布式环境中开箱即用。

Redisson锁支持自动释放。Redisson锁既可以像常规锁定义一样被无限持有至手动释放，也支持在超出指定时间后自动释放，而如此设计的目的则是为了避免客户端断线而导致锁永远无法被解锁的情况发生。此外即使我们对锁进行的是无限加锁，Redisson也会为该锁设置30秒的默认存活时间，并在确保锁依然被正常持有的情况下为之定时延续，从而得以彻底避免死锁现象。

可重入锁

public void lock() {// ---- 获取（重入）锁。RLock rLock = redissonClient.getLock("lock");// ---- 无限加锁。rLock.lock();// ---- 有限加锁。// rLock.lock(30L, TimeUnit.SECONDS);try {// ---- 逻辑操作。} finally {rLock.unlock();}
}

Redisson使用哈希类型来记录可重入锁信息。在Redisson的设计&实现中，其会使用哈希类型来记录可重入锁的数据信息，目的是为了将加锁线程标记/锁重入次数分别作为键/值好一次性保存。Redisson会为欲加锁可重入锁的线程生成UUID以作为唯一标记，以确保只有加锁线程才能执行重入/解锁。可重入锁的本质是独占锁，因此虽说哈希类型支持保存多个键/值对，但可重入锁的锁信息中永远只会存在单个键/值对。

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Redisson会为“无限加锁”的锁（不限于可重入锁）设置默认存活时间。为了避免网络断连而造成死锁，Redisson会为无限加锁的锁设置30秒的默认存活时间。如此一来即使某客户端与Redis中途断连而导致加锁线程未能手动解锁，Redis也能保证在最迟30秒后将该锁自动删除/解锁，从而确保不会出现其它线程永远无法加锁的死锁情况。

Redisson会为“无限加锁”的锁（不限于可重入锁）续命/续约。Redisson为无限加锁的锁设置默认存活时间这一点带来的最大问题是：如果加锁线程持有锁的时间超过30秒的默认存活时间，那么不就可能出现其它成功加锁相同锁的情况吗？必然此时该锁已被Redis自动删除/解锁了。事实上正常情况下也确实会如此，因此Redisson还支持为无限加锁的锁进行续命/续约来避免该问题。所谓锁续命/续约是指Redisson会为成功无限加锁的锁同步创建负责监控的Watch Dog @ 看门狗线程，当看门狗线程以10秒的频率监控发现锁依然被正常持有时，其便会将之剩余存活时间重置为初始的30秒，直至锁被手动解锁或因为网络断连而无法更新为止。

可重入公平锁

public void fairLock() {// ---- 获取（重入）公平锁。RLock rLock = redissonClient.getFairLock("fair:lock");// ---- 无限加锁。rLock.lock();// ---- 有限加锁。// rLock.lock(30L, TimeUnit.SECONDS);try {// ---- 逻辑操作。} finally {rLock.unlock();}
}

可重入公平锁是可重入锁的公平类型。可重入锁是不公平的，即线程不会按对可重入锁的访问顺序来依次完成加锁，但可重入公平锁却借助FIFO @ 先入先出队列实现了这一点，因为“队列的先入先出特性”及“只允许头部线程加锁的规则”能够保证线程必然会按访问顺序来依次加锁可重入锁。

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读写锁

public void readLock() {RReadWriteLock rReadWriteLock = redissonClient.getReadWriteLock("read:write:lock");// ---- 无限加锁。rReadWriteLock.readLock().lock();// ---- 有限加锁。// rReadWriteLock.readLock().lock(30L, TimeUnit.SECONDS);try {// ---- 逻辑操作。} finally {rReadWriteLock.readLock().unlock();}
}public void writeLock() {RReadWriteLock rReadWriteLock = redissonClient.getReadWriteLock("read:write:lock");rReadWriteLock.writeLock().lock();// ---- 有限加锁。// rReadWriteLock.writeLock().lock(30L, TimeUnit.SECONDS);try {// ---- 逻辑操作。} finally {rReadWriteLock.writeLock().unlock();}
}

Redisson会额外记录读写锁当前被持有的锁类型。为了能够知晓读写锁被持有的具体类型，Redisson会将之以mode为键记录在读写锁的哈希中，而代表读/写锁的值则分别为read/write。此外由于读锁是共享锁，会出现被多个线程同时持有的情况。因此与上文所述独占锁仅有单个键/值对的哈希不同，读写锁在读锁被持有时其哈希中可能会存在多个键/值对。

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Redisson会独立记录每个读线程的加锁时长。由于读锁支持被多线程同时持有，并且多线程持有读锁的时长也并不一定相同，因此除了会将读线程的UUID存入哈希外，Redisson还会额外以{读写锁键}:读线程UUID:rwlock_timeout:1的格式生成键来记录读线程的具体加锁时长。不过需要注意的是：读线程的加锁时长并不是以值的形式存在的，而是会以键/值对存活时间的形式存在，因此该键/值对的失效就同步意味着该线程对读锁的持有已自动到期。而如果读线程是无限加锁，那么Redisson便会通过看门狗线程来定时重置其剩余存活时间至30秒…可一个看门狗线程真的能够同时应对这么多无限加锁的读线程吗？这个问题但从数据结构上我并无法获得答案…源码？以后再说吧😁。

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红锁

public void redLock() {RLock rLock1 = redissonClient.getLock("lock:1");RLock rLock2 = redissonClient.getLock("lock:2");RLock rLock3 = redissonClient.getLock("lock:3");// ---- 使用红锁同时加三个锁。RLock redLock = redissonClient.getRedLock(rLock1, rLock2, rLock3);// ---- 无限加锁。redLock.lock();// ---- 有限加锁。// redLock.lock(30L, TimeUnit.SECONDS);try {// ---- 逻辑操作。} finally {redLock.unlock();}
}

红锁的本质是使用多个锁来保护单个资源。我们很容易理解的一点是：锁信息是存在丢失的可能，因为持久化机制/主从同步都无法保证数据完全不丢失。而由于非法解锁可能导致程序出现并发/异常等情况，因此Redisson便设计&提供了红锁来避免这一点。红锁的本质是使用多个锁来保护单个资源，如此一来即使少数锁的信息因为Redis实例的宕机而丢失，其它依然存在的锁信息也一样可以维持锁功能的的正常使用。

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红锁只在集群中使用才有意义。在单机/主从部署的Redis中使用红锁其实是没有太大意义的，因为无论你使用了多少锁来组成红锁，这些锁的信息也都只会被统一保存在单个Redis实例/主机中，因此锁信息一旦发生丢失往往也是全局性的。但在集群中情况就完全不一样了，由于这些组成红锁的锁会被分散到不同的主节点中保存信息，因此锁信息丢失也仅限于宕机主节点所拥有的部分。

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红锁已被淘汰。红锁在较新版本的Redisson中已经开始过时，原因正如上文所说是其仅在Redis集群中才有实用意义。而由于现实情况中绝大多数公司的业务体量都无法达到需要搭建Redis集群的程度，因此为了增强红锁的实用范围Redisson便对红锁的概念/实现进行了迭代。在较新的Redisson中，红锁已从单一的锁类型转变为通用的锁特性，即所有的Redis锁实现都默认携带有红锁功能，因此所谓淘汰是指作为单一锁类型的红锁被淘汰。红锁特性的作用表现在当线程试图进行加/解任意类型的锁时，如果要操作的目标Redis实例存在任意形式（主从/集群）的从机，那么其只有当主机中的锁信息被成功同步至从机后才会返回加/解锁成功…该设计变动带来的好处具体如下：

多锁变为单锁，节省了锁信息的内存开销；
锁信息从集群多地保存变为主从多地保存，虽然安全性整体有所降低，但亦保证了足够的体量；
仅集群可用变为主从可用，提升了实用范围；
单一锁类型转为通用锁特性，提升了使用范围。

联锁

public void multiLock() {// ---- 获取三个锁，这三个锁分别用于保护不同的资源。RLock rLock1 = redissonClient.getLock("lock:1");RLock rLock2 = redissonClient.getLock("lock:2");RLock rLock3 = redissonClient.getLock("lock:3");// ---- 使用联锁同时加三个锁。RLock multiLock = redissonClient.getMultiLock(rLock1, rLock2, rLock3);// ---- 无限加锁。multiLock.lock();// ---- 有限加锁。// multiLock.lock(30L, TimeUnit.SECONDS);try {// ---- 逻辑操作。} finally {multiLock.unlock();}
}

联锁用于为多锁加锁提供“伪”原子性保证。所谓“伪”原子性是指在多锁加锁会连续执行，中间不会出现有其他Redis指令插队的情况。那为什么说是“伪”原子性呢？这是因为原子性存在“一同成功/失败”的概念规则，但上述任意锁的失败既不会造成回滚，也不后影响后续锁的加锁，因此便被成为“伪”原子性。联锁是一项非常实用的功能，因为多锁加锁是很容易因为顺序原因而出现死锁问题的…例如下文代码所示，而联锁的“伪原子性”则很好的避免了这点。

public void method1() {RLock rLock1 = redissonClient.getLock("lock:1");rLock1.lock();RLock rLock2 = redissonClient.getLock("lock:2");rLock2.lock();try {// ---- 逻辑操作。} finally {rLock2.unlock();rLock1.unlock();}
}
// ---- 两个方法都要加锁1/2，但两者的顺序却不一样。这就可能出现线程A/B分别成功
// 加锁锁1/2然后相互等待锁2/1的死锁情况。public void method2() {RLock rLock2 = redissonClient.getLock("lock:2");rLock2.lock();RLock rLock1 = redissonClient.getLock("lock:1");rLock1.lock();try {// ---- 逻辑操作。} finally {rLock1.unlock();rLock2.unlock();}
}