随着现在分布式架构越来越盛行，在很多场景下需要使用到分布式锁。分布式锁的实现有很多种，比如基于数据库、 zookeeper 等，本文主要介绍使用 Redis 做分布式锁的方式，并封装成spring boot starter，方便使用

一. Redis 分布式锁的实现以及存在的问题

锁是针对某个资源，保证其访问的互斥性，在实际使用当中，这个资源一般是一个字符串。使用 Redis 实现锁，主要是将资源放到 Redis 当中，利用其原子性，当其他线程访问时，如果 Redis 中已经存在这个资源，就不允许之后的一些操作。spring boot使用 Redis 的操作主要是通过 RedisTemplate 来实现，一般步骤如下：

1. 将锁资源放入 Redis （注意是当key不存在时才能放成功，所以使用 setIfAbsent 方法）：

redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("key", "value"); 

2. 设置过期时间

redisTemplate.expire("key", 30000, TimeUnit.MILLISECONDS); 

3. 释放锁

redisTemplate.delete("key"); 

一般情况下，这样的实现就能够满足锁的需求了，但是如果在调用 setIfAbsent 方法之后线程挂掉了，即没有给锁定的资源设置过期时间，默认是永不过期，那么这个锁就会一直存在。所以需要保证设置锁及其过期时间两个操作的原子性，spring data的 RedisTemplate 当中并没有这样的方法。但是在jedis当中是有这种原子操作的方法的，需要通过 RedisTemplate 的 execute 方法获取到jedis里操作命令的对象，代码如下：

String result = redisTemplate.execute(new RedisCallback<String>() { 	@Override 	public String doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException { 		JedisCommands commands = (JedisCommands) connection.getNativeConnection(); 		return commands.set(key, "锁定的资源", "NX", "PX", expire); 	} }); 

注意： Redis 从2.6.12版本开始 set 命令支持 NX 、 PX 这些参数来达到 setnx 、 setex 、 psetex 命令的效果，文档参见： http://doc.redisfans.com/string/set.html

NX： 表示只有当锁定资源不存在的时候才能 SET 成功。利用 Redis 的原子性，保证了只有第一个请求的线程才能获得锁，而之后的所有线程在锁定资源被释放之前都不能获得锁。

PX： expire 表示锁定的资源的自动过期时间，单位是毫秒。具体过期时间根据实际场景而定

这样在获取锁的时候就能够保证设置 Redis 值和过期时间的原子性，避免前面提到的两次 Redis 操作期间出现意外而导致的锁不能释放的问题。但是这样还是可能会存在一个问题，考虑如下的场景顺序：

• 线程T1获取锁
• 线程T1执行业务操作，由于某些原因阻塞了较长时间
• 锁自动过期，即锁自动释放了
• 线程T2获取锁
• 线程T1业务操作完毕，释放锁（其实是释放的线程T2的锁）

按照这样的场景顺序，线程T2的业务操作实际上就没有锁提供保护机制了。所以，每个线程释放锁的时候只能释放自己的锁，即锁必须要有一个拥有者的标记，并且也需要保证释放锁的原子性操作。

因此在获取锁的时候，可以生成一个随机不唯一的串放入当前线程中，然后再放入 Redis 。释放锁的时候先判断锁对应的值是否与线程中的值相同，相同时才做删除操作。

Redis 从2.6.0开始通过内置的 Lua 解释器，可以使用 EVAL 命令对 Lua 脚本进行求值，文档参见： http://doc.redisfans.com/script/eval.html

因此我们可以通过 Lua 脚本来达到释放锁的原子操作，定义 Lua 脚本如下：

if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then     return redis.call("del",KEYS[1]) else     return 0 end 

具体意思可以参考上面提供的文档地址

使用 RedisTemplate 执行的代码如下：

// 使用Lua脚本删除Redis中匹配value的key，可以避免由于方法执行时间过长而redis锁自动过期失效的时候误删其他线程的锁 // spring自带的执行脚本方法中，集群模式直接抛出不支持执行脚本的异常，所以只能拿到原redis的connection来执行脚本 Long result = redisTemplate.execute(new RedisCallback<Long>() { 	public Long doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException { 		Object nativeConnection = connection.getNativeConnection(); 		// 集群模式和单机模式虽然执行脚本的方法一样，但是没有共同的接口，所以只能分开执行 		// 集群模式 		if (nativeConnection instanceof JedisCluster) { 			return (Long) ((JedisCluster) nativeConnection).eval(UNLOCK_LUA, keys, args); 		}  		// 单机模式 		else if (nativeConnection instanceof Jedis) { 			return (Long) ((Jedis) nativeConnection).eval(UNLOCK_LUA, keys, args); 		} 		return 0L; 	} }); 

代码中分为集群模式和单机模式，并且两者的方法、参数都一样，原因是spring封装的执行脚本的方法中（ RedisConnection 接口继承于 RedisScriptingCommands 接口的 eval 方法），集群模式的方法直接抛出了不支持执行脚本的异常（虽然实际是支持的），所以只能拿到 Redis 的connection来执行脚本，而 JedisCluster 和 Jedis 中的方法又没有实现共同的接口，所以只能分开调用。

spring封装的集群模式执行脚本方法源码：

# JedisClusterConnection.java /**  * (non-Javadoc)  * @see org.springframework.data.redis.connection.RedisScriptingCommands#eval(byte[], org.springframework.data.redis.connection.ReturnType, int, byte[][])  */ @Override public <T> T eval(byte[] script, ReturnType returnType, int numKeys, byte[]... keysAndArgs) { 	throw new InvalidDataAccessApiUsageException("Eval is not supported in cluster environment."); } 

至此，我们就完成了一个相对可靠的 Redis 分布式锁，但是，在集群模式的极端情况下，还是可能会存在一些问题，比如如下的场景顺序（ 本文暂时不深入开展 ）：

• 线程T1获取锁成功
• Redis 的master节点挂掉，slave自动顶上
• 线程T2获取锁，会从slave节点上去判断锁是否存在，由于Redis的master slave复制是异步的，所以此时线程T2可能成功获取到锁

为了可以以后扩展为使用其他方式来实现分布式锁，定义了接口和抽象类，所有的源码如下：

# DistributedLock.java 顶级接口 /**  * @author fuwei.deng  * @date 2017年6月14日 下午3:11:05  * @version 1.0.0  */ public interface DistributedLock { 	 	public static final long TIMEOUT_MILLIS = 30000; 	 	public static final int RETRY_TIMES = Integer.MAX_VALUE; 	 	public static final long SLEEP_MILLIS = 500;  	public boolean lock(String key); 	 	public boolean lock(String key, int retryTimes); 	 	public boolean lock(String key, int retryTimes, long sleepMillis); 	 	public boolean lock(String key, long expire); 	 	public boolean lock(String key, long expire, int retryTimes); 	 	public boolean lock(String key, long expire, int retryTimes, long sleepMillis); 	 	public boolean releaseLock(String key); }  

# AbstractDistributedLock.java 抽象类，实现基本的方法，关键方法由子类去实现 /**  * @author fuwei.deng  * @date 2017年6月14日 下午3:10:57  * @version 1.0.0  */ public abstract class AbstractDistributedLock implements DistributedLock {  	@Override 	public boolean lock(String key) { 		return lock(key, TIMEOUT_MILLIS, RETRY_TIMES, SLEEP_MILLIS); 	}  	@Override 	public boolean lock(String key, int retryTimes) { 		return lock(key, TIMEOUT_MILLIS, retryTimes, SLEEP_MILLIS); 	}  	@Override 	public boolean lock(String key, int retryTimes, long sleepMillis) { 		return lock(key, TIMEOUT_MILLIS, retryTimes, sleepMillis); 	}  	@Override 	public boolean lock(String key, long expire) { 		return lock(key, expire, RETRY_TIMES, SLEEP_MILLIS); 	}  	@Override 	public boolean lock(String key, long expire, int retryTimes) { 		return lock(key, expire, retryTimes, SLEEP_MILLIS); 	}  }  

# RedisDistributedLock.java Redis分布式锁的实现 import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.UUID;  import org.slf4j.Logger; import org.slf4j.LoggerFactory; import org.springframework.dao.DataAccessException; import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection; import org.springframework.data.redis.core.RedisCallback; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate; import org.springframework.util.StringUtils;  import redis.clients.jedis.Jedis; import redis.clients.jedis.JedisCluster; import redis.clients.jedis.JedisCommands;  /**  * @author fuwei.deng  * @date 2017年6月14日 下午3:11:14  * @version 1.0.0  */ public class RedisDistributedLock extends AbstractDistributedLock { 	 	private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RedisDistributedLock.class); 	 	private RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate; 	 	private ThreadLocal<String> lockFlag = new ThreadLocal<String>(); 	 	public static final String UNLOCK_LUA;      static {         StringBuilder sb = new StringBuilder();         sb.append("if redis.call(\"get\",KEYS[1]) == ARGV[1] ");         sb.append("then ");         sb.append("    return redis.call(\"del\",KEYS[1]) ");         sb.append("else ");         sb.append("    return 0 ");         sb.append("end ");         UNLOCK_LUA = sb.toString();     }  	public RedisDistributedLock(RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate) { 		super(); 		this.redisTemplate = redisTemplate; 	}  	@Override 	public boolean lock(String key, long expire, int retryTimes, long sleepMillis) { 		boolean result = setRedis(key, expire); 		// 如果获取锁失败，按照传入的重试次数进行重试 		while((!result) && retryTimes-- > 0){ 			try { 				logger.debug("lock failed, retrying..." + retryTimes); 				Thread.sleep(sleepMillis); 			} catch (InterruptedException e) { 				return false; 			} 			result = setRedis(key, expire); 		} 		return result; 	} 	 	private boolean setRedis(String key, long expire) { 		try { 			String result = redisTemplate.execute(new RedisCallback<String>() { 				@Override 				public String doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException { 					JedisCommands commands = (JedisCommands) connection.getNativeConnection(); 					String uuid = UUID.randomUUID().toString(); 					lockFlag.set(uuid); 					return commands.set(key, uuid, "NX", "PX", expire); 				} 			}); 			return !StringUtils.isEmpty(result); 		} catch (Exception e) { 			logger.error("set redis occured an exception", e); 		} 		return false; 	} 	 	@Override 	public boolean releaseLock(String key) { 		// 释放锁的时候，有可能因为持锁之后方法执行时间大于锁的有效期，此时有可能已经被另外一个线程持有锁，所以不能直接删除 		try { 			List<String> keys = new ArrayList<String>(); 			keys.add(key); 			List<String> args = new ArrayList<String>(); 			args.add(lockFlag.get());  			// 使用lua脚本删除redis中匹配value的key，可以避免由于方法执行时间过长而redis锁自动过期失效的时候误删其他线程的锁 			// spring自带的执行脚本方法中，集群模式直接抛出不支持执行脚本的异常，所以只能拿到原redis的connection来执行脚本 			 			Long result = redisTemplate.execute(new RedisCallback<Long>() { 				public Long doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException { 					Object nativeConnection = connection.getNativeConnection(); 					// 集群模式和单机模式虽然执行脚本的方法一样，但是没有共同的接口，所以只能分开执行 					// 集群模式 					if (nativeConnection instanceof JedisCluster) { 						return (Long) ((JedisCluster) nativeConnection).eval(UNLOCK_LUA, keys, args); 					}  					// 单机模式 					else if (nativeConnection instanceof Jedis) { 						return (Long) ((Jedis) nativeConnection).eval(UNLOCK_LUA, keys, args); 					} 					return 0L; 				} 			}); 			 			return result != null && result > 0; 		} catch (Exception e) { 			logger.error("release lock occured an exception", e); 		} 		return false; 	} 	 } 

二. 基于 AOP 的 Redis 分布式锁

在实际的使用过程中，分布式锁可以封装好后使用在方法级别，这样就不用每个地方都去获取锁和释放锁，使用起来更加方便。

• 首先定义个注解：

import java.lang.annotation.ElementType; import java.lang.annotation.Inherited; import java.lang.annotation.Retention; import java.lang.annotation.RetentionPolicy; import java.lang.annotation.Target;  /**  * @author fuwei.deng  * @date 2017年6月14日 下午3:10:36  * @version 1.0.0  */ @Target({ElementType.METHOD}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Inherited public @interface RedisLock {  	/** 锁的资源，redis的key*/ 	String value() default "default"; 	 	/** 持锁时间,单位毫秒*/ 	long keepMills() default 30000; 	 	/** 当获取失败时候动作*/ 	LockFailAction action() default LockFailAction.CONTINUE; 	 	public enum LockFailAction{         /** 放弃 */         GIVEUP,         /** 继续 */         CONTINUE;     } 	 	/** 重试的间隔时间,设置GIVEUP忽略此项*/     long sleepMills() default 200;          /** 重试次数*/     int retryTimes() default 5; } 

• 装配分布式锁的bean

import org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigureAfter; import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnBean; import org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration; import org.springframework.context.annotation.Bean; import org.springframework.context.annotation.Configuration; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;  import com.itopener.lock.redis.spring.boot.autoconfigure.lock.DistributedLock; import com.itopener.lock.redis.spring.boot.autoconfigure.lock.RedisDistributedLock;  /**  * @author fuwei.deng  * @date 2017年6月14日 下午3:11:31  * @version 1.0.0  */ @Configuration @AutoConfigureAfter(RedisAutoConfiguration.class) public class DistributedLockAutoConfiguration { 	 	@Bean 	@ConditionalOnBean(RedisTemplate.class) 	public DistributedLock redisDistributedLock(RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate){ 		return new RedisDistributedLock(redisTemplate); 	} 	 } 

• 定义切面（spring boot配置方式）

import java.lang.reflect.Method; import java.util.Arrays;  import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint; import org.aspectj.lang.annotation.Around; import org.aspectj.lang.annotation.Aspect; import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut; import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature; import org.slf4j.Logger; import org.slf4j.LoggerFactory; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigureAfter; import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnClass; import org.springframework.context.annotation.Configuration; import org.springframework.util.StringUtils;  import com.itopener.lock.redis.spring.boot.autoconfigure.annotations.RedisLock; import com.itopener.lock.redis.spring.boot.autoconfigure.annotations.RedisLock.LockFailAction; import com.itopener.lock.redis.spring.boot.autoconfigure.lock.DistributedLock;  /**  * @author fuwei.deng  * @date 2017年6月14日 下午3:11:22  * @version 1.0.0  */ @Aspect @Configuration @ConditionalOnClass(DistributedLock.class) @AutoConfigureAfter(DistributedLockAutoConfiguration.class) public class DistributedLockAspectConfiguration { 	 	private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DistributedLockAspectConfiguration.class); 	 	@Autowired 	private DistributedLock distributedLock;  	@Pointcut("@annotation(com.itopener.lock.redis.spring.boot.autoconfigure.annotations.RedisLock)") 	private void lockPoint(){ 		 	} 	 	@Around("lockPoint()") 	public Object around(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable{ 		Method method = ((MethodSignature) pjp.getSignature()).getMethod(); 		RedisLock redisLock = method.getAnnotation(RedisLock.class); 		String key = redisLock.value(); 		if(StringUtils.isEmpty(key)){ 			Object[] args = pjp.getArgs(); 			key = Arrays.toString(args); 		} 		int retryTimes = redisLock.action().equals(LockFailAction.CONTINUE) ? redisLock.retryTimes() : 0; 		boolean lock = distributedLock.lock(key, redisLock.keepMills(), retryTimes, redisLock.sleepMills()); 		if(!lock) { 			logger.debug("get lock failed : " + key); 			return null; 		} 		 		//得到锁,执行方法，释放锁 		logger.debug("get lock success : " + key); 		try { 			return pjp.proceed(); 		} catch (Exception e) { 			logger.error("execute locked method occured an exception", e); 		} finally { 			boolean releaseResult = distributedLock.releaseLock(key); 			logger.debug("release lock : " + key + (releaseResult ? " success" : " failed")); 		} 		return null; 	} } 

• spring boot starter还需要在 resources/META-INF 中添加 spring.factories 文件

# Auto Configure org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\ com.itopener.lock.redis.spring.boot.autoconfigure.DistributedLockAutoConfiguration,\ com.itopener.lock.redis.spring.boot.autoconfigure.DistributedLockAspectConfiguration 

这样封装之后，使用spring boot开发的项目，直接依赖这个starter，就可以在方法上加 RedisLock 注解来实现分布式锁的功能了，当然如果需要自己控制，直接注入分布式锁的bean即可

@Autowired private DistributedLock distributedLock; 

如果需要使用其他的分布式锁实现，继承 AbstractDistributedLock 后实现获取锁和释放锁的方法即可

参考资料 ：

• http://zhangtielei.com/posts/blog-redlock-reasoning.html
• http://doc.redisfans.com/index.html
• https://www.jianshu.com/p/d72e8526bea1
• https://www.jianshu.com/p/8cc44d008177

源码地址 ：

• https://gitee.com/itopener/springboot （目录：itopener-parent / spring-boot-starters-parent / lock-redis-spring-boot-starter-parent）