Redisson分布式锁学习总结：可重入锁 RedissonLock#lock 获取锁源码分析
原文：Redisson分布式锁学习总结：可重入锁 RedissonLock#lock 获取锁源码分析
一、RedissonLock#lock 源码分析
1、根据锁key计算出 slot，一个slot对应的是redis集群的一个节点
redisson 支持分布式锁的功能，基本都是基于 lua 脚本来完成的，因为分布式锁肯定是具有比较复杂的判断逻辑，而lua脚本可以保证复杂判断和复杂操作的原子性。
redisson 的 RedissonLock 执行lua脚本，需要先找到当前锁key需要存放到哪个slot，即在集群中哪个节点进行操作，后续不同客户端或不同线程再使用这个锁key进行上锁，也需要到对应的节点的slot中进行加锁操作。
执行lua脚本的源码：
org.redisson.command.CommandAsyncService#evalWriteAsync(java.lang.String, org.redisson.client.codec.Codec, org.redisson.client.protocol.RedisCommand<T>, java.lang.String, java.util.List<java.lang.Object>, java.lang.Object...)
@Override
public <T, R> RFuture<R> evalWriteAsync(String key, Codec codec, RedisCommand<T> evalCommandType, String script, List<Object> keys, Object... params) {
// 根据锁key找到对应的redis节点
NodeSource source = getNodeSource(key);
return evalAsync(source, false, codec, evalCommandType, script, keys, params);
}
private NodeSource getNodeSource(String key) {
// 计算锁key对应的slot
int slot = connectionManager.calcSlot(key);
return new NodeSource(slot);
}
计算 slot 分主从模式和集群模式，我们一般生产环境都是使用集群模式。
public static final int MAX_SLOT = 16384;
@Override
public int calcSlot(String key) {
if (key == null) {
return 0;
}
int start = key.indexOf('{');
if (start != -1) {
int end = key.indexOf('}');
key = key.substring(start+1, end);
}
// 使用 CRC16 算法来计算 slot，其中 MAX_SLOT 就是 16384，redis集群规定最多有 16384 个slot。
int result = CRC16.crc16(key.getBytes()) % MAX_SLOT;
log.debug("slot {} for {}", result, key);
return result;
}
2、RedissonLock 之 lua 脚本加锁
RedissonLock#tryLockInnerAsync
<T> RFuture<T> tryLockInnerAsync(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) {
internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime);
return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command,
"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +
"redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return nil; " +
"end; " +
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
"redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return nil; " +
"end; " +
"return redis.call('pttl', KEYS[1]);",
Collections.singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
}
2.1、KEYS
Collections.singletonList(getName())
KEYS：["myLock"]
2.2、ARGVS
internalLockLeaseTime，getLockName(threadId)
internalLockLeaseTime：其实就是 watchdog 的超时时间，默认是30000毫秒 Config#lockWatchdogTimeout。
private long lockWatchdogTimeout = 30 * 1000;
getLockName(threadId)：客户端ID(UUID):线程ID(threadId)
protected String getLockName(long threadId) {
return id + ":" + threadId;
}
ARGVS:[30000,"UUID:threadId"]
2.3、lua 脚本分析
1、分支一：不存在加锁记录，获取锁成功
lua脚本：
"if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " +
"redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return nil; " +
"end; " +
分析：
-
利用 exists 命令判断 myLock 这个 key 是否存在
exists myLock -
如果不存在，则执行下面两个操作
-
执行一个map的操作，给指定key的值增加1
hincrby myLock UUID:threadId执行后多了一个map数据结构：
myLock:{ "UUID:threadId":1 } -
给 myLock 设置过期时间为30000毫秒
expire myLock 30000
-
-
最后返回nil，即null
2、分支二：锁记录已存在，重复加锁
lua脚本：
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
"redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " +
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return nil; " +
"end; " +
分析：
-
判断之前加锁的是否为当前客户端当前线程
hexists myLock UUID:threadId -
如果存在，则将加锁次数增加1
hincrby myLock UUID:threadId 1增加1后，map集合内容为：
myLock:{ "UUID:threadId":2 }利用map这个数据结构，存放加锁的客户端线程信息，从而支持可重入锁。
-
重新刷新 myLock 的过期时间为30000毫秒
expire myLock 30000
3、分支三：获取锁失败，直接返回锁剩余过期时间
lua脚本：
"return redis.call('pttl', KEYS[1]);"
分析：
- 利用 pttl 命令获取锁剩余毫秒数
pttl myLock - 返回步骤1获取的毫秒数
3、watchdog 不断为锁续命
因为我们是利用 lock() 方法获取锁的，没有指定多久后释放，但是 redisson 不可能真的不设置锁key的过期时间。
因为要考虑到一个场景：一个客户端成功获取锁，但是没有设置多久释放，如果redisson 在redis实例中设置锁的时候也没有设置过期时间，如果这个时候客户端所在的服务器挂掉了，那么他就不会执行到unlock() 方法去释放锁了，那么这个时候就会导致死锁，其他任何的客户端都获取不到锁。
所以 redisson 会有一个 watchdog 的角色，每隔10_000毫秒就会为锁续命，详细可看看下面截图：
再看看定时任务详细的设计：
private void scheduleExpirationRenewal(long threadId) {
ExpirationEntry entry = new ExpirationEntry();
ExpirationEntry oldEntry = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(getEntryName(), entry);
if (oldEntry != null) {
oldEntry.addThreadId(threadId);
} else {
// 一开始就是null，直接放入 EXPIRATION_RENEWAL_MAP 中
entry.addThreadId(threadId);
// 调用定时任务
renewExpiration();
}
}
private void renewExpiration() {
// 上面已经传入，不为空
ExpirationEntry ee = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ee == null) {
return;
}
// 开启定时任务，时间是 internalLockLeaseTime / 3 毫秒后执行
Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
@Override
public void run(Timeout timeout) throws Exception {
// 判断是否存在 ExpirationEntry，只要加锁了，肯定存在
ExpirationEntry ent = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ent == null) {
return;
}
Long threadId = ent.getFirstThreadId();
if (threadId == null) {
return;
}
RFuture<Boolean> future = renewExpirationAsync(threadId);
future.onComplete((res, e) -> {
if (e != null) {
log.error("Can't update lock " + getName() + " expiration", e);
return;
}
if (res) {
// reschedule itself
// 循环调用
renewExpiration();
}
});
}
}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);
ee.setTimeout(task);
}
protected RFuture<Boolean> renewExpirationAsync(long threadId) {
return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
// 判断 myLock map 中是否存在当前客户端当前线程
myLock:{
"UUID:threadId":1
}
"if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
// 存在，刷新过期时间，30_000毫秒
"redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
"return 1; " +
"end; " +
"return 0;",
Collections.singletonList(getName()),
internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
}
4、死循环获取锁
关于死循环获取锁，这里是抓大放小，没有深入研究里面比较细的点，只有自己大概的猜测。
代码看下图：
如果获取锁失败，在进入死循环前，会订阅指定渠道：redisson_lock__channel:{myLock}，然后进入死循环。
在死循环里面，首先会先尝试再获取一遍锁，因为可能之前获取锁的客户端刚好释放锁了。如果获取失败，那么就进入等待状态，等待时间是获取锁失败时返回的锁key的ttl。
订阅指定channel猜测：因为在客户端释放锁的时候，会往这个channel发送消息；因此可以利用此消息来提前让等待的线程被唤醒去尝试获取锁，因为此时锁已经被释放了。
5、其他的加锁方式
如果我们需要指定获取锁成功后持有锁的时长，可以执行下面方法，指定 leaseTime
lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS);
如果指定了 leaseTime，watchdog就不会再启用了。
如果不但需要指定持有锁的时长，还想避免锁获取失败时的死循环，可以同时指定 leaseTime 和 waitTime
boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);
如果指定了 waitTime，只会在 waitTime 时间内循环尝试获取锁，超过 waitTime 如果还是获取失败，直接返回false。
