使用Redis实现分布式锁

　　在天猫、京东、苏宁等等电商网站上有很多秒杀活动，例如在某一个时刻抢购一个原价1999现在秒杀价只要999的手机时，会迎来一个用户请求的高峰期，可能会有几十万几百万的并发量，来抢这个手机，在高并发的情形下会对数据库服务器、文件服务器、应用服务器造成巨大的压力，严重时甚至宕机了。另一个问题是，秒杀的东西都是有量的，例如一款手机只有10台的量秒杀，那么，在高并发的情况下，成千上万条数据更新数据库（例如10台的量被人抢一台就会在数据集某些记录下减1），那这个时候的先后顺序是很乱的，很容易出现10台的量，抢到的人就不止10个这种严重的问题。那么，以后所说的问题我们该如何去解决呢？使用 分布式锁和任务队列，本节主要阐述基于redis的分布式锁实现思路：

　　思路很简单，主要用到的redis函数是setnx()，这个应该是实现分布式锁最主要的函数。首先是将某一任务标识名（这里用Lock:order作为标识名的例子）作为键存到redis里，并为其设个过期时间，如果是还有Lock:order请求过来，先是通过setnx()看看是否能将Lock:order插入到redis里，可以的话就返回true，不可以就返回false。

　（1）为避免特殊原因导致锁无法释放，在加锁成功后，锁会被赋予一个生存时间（通过lock方法的参数设置或者使用默认值），超出生存时间锁会被自动释放，锁的生存时间默认比较短（秒级），因此，若需要长时间加锁，可以通过expire方法延长锁的生存时间为适当时间，比如在循环内。

　（2）系统级的锁当进程无论何种原因时出现crash时，操作系统会自己回收锁，所以不会出现资源丢失，但分布式锁不用，若一次性设置很长时间，一旦由于各种原因出现进程crash 或者其他异常导致unlock未被调用时，则该锁在剩下的时间就会变成垃圾锁，导致其他进程或者进程重启后无法进入加锁区域。

　　先看加锁的实现代码：这里需要主要两个参数，一个是$timeout,这个是循环获取锁的等待时间，在这个时间内会一直尝试获取锁直到超时，如果为0，则表示获取锁失败后直接返回而不再等待（非阻塞）；另一个重要参数的$expire，这个参数指当前锁的最大生存时间，以秒为单位的，它必须大于0，如果超过生存时间锁仍未被释放，则系统会自动强制释放。

　　有一步严谨的操作，那就是取得当前键的剩余时间，假如这个时间小于0，表示key上没有设置生存时间（key是不会不存在的，因为前面setnx会自动创建）如果出现这种状况，那就是进程的某个实例setnx成功后crash，导致紧跟着的expire没有被调用，这时可以直接设置expire并把锁纳为己用。如果没设置锁失败的等待时间或者已超过最大等待时间了，那就退出循环，反之则隔 $waitIntervalUs 后继续 请求。

public boolean lock(long timeout, int expireSecs) {
long nano = System.nanoTime();
timeout *= MILLI_NANO_CONVERSION;
String lockStart = String.valueOf(System.currentTimeMillis());
Jedis jedis = JedisUtil.getResource();
try {
while ((System.nanoTime() - nano) < timeout) {
if (jedis.setnx(this.key, lockStart) == 1) {
jedis.expire(this.key, expireSecs);
this.locked = true;
return this.locked;
}
// 短暂休眠，避免出现活锁
Thread.sleep(3, RANDOM.nextInt(500));
}
String expireStr = jedis.get(key);
Long now = System.currentTimeMillis();
String nowStr = String.valueOf(now);
if (!StringUtils.isNumeric(expireStr)){
return false;
}
//ttl小于0 表示key上没有设置生存时间（key是不会不存在的，因为前面setnx会自动创建）
//如果出现这种状况，那就是进程的某个实例setnx成功后crash 导致紧跟着的expire没有被调用
//这时可以直接设置expire并把锁纳为己用
//In Redis 2.6 or older, if the Key does not exists or does not have an associated expire, -1 is returned.
//In Redis 2.8 or newer, if the Key does not have an associated expire, -1 is returned or if the Key does not exists, -2 is returned.
long ttlValue = jedis.ttl(this.key);
if(ttlValue<0){
jedis.setnx(key, nowStr);
jedis.expire(key, expireSecs);
return true;
}

Long expireLong = Long.parseLong(expireStr);
if (now - expireLong > expireSecs * 1000){
jedis.del(key);
jedis.setnx(key, nowStr);
jedis.expire(key, expireSecs);
return true;
}
} catch (Exception e) {
if (jedis != null) {
JedisUtil.returnBrokenResource(jedis);
}
throw new RuntimeException("Locking error", e);
} finally {
if (jedis != null) {
JedisUtil.returnResource(jedis);
}
}
return false;
}