Redisson – 可重入锁ReentantLock的使用与原理

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2020-6-15

简介

关于 Redisson 的具体介绍可点击 这里,简单来说就是将 JUC 和 Redis 结合起来,使其可以实现多机器多线程同步的功能,Redisson 有很多组件,这篇主要介绍可重入锁 —— ReentantLock。

环境准备

添加 Maven 依赖

<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.12.0</version>
</dependency>

添加配置类

@Configuration
public class MyRedissonConfig {
    @Bean(destroyMethod = "shutdown")
    RedissonClient redisson() throws IOException {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer().setAddress("redis://192.168.56.10:6379");
        return Redisson.create(config);
    }
}

基本使用代码如下:

@GetMapping("/hello")
@ResponseBody
public String hello() {
    //获取Lock锁,设置锁的名称
    RLock lock = redisson.getLock("my-lock");
    //开启
    lock.lock();
    try {
        System.out.println("上锁:" + Thread.currentThread().getId());
        //模拟业务处理20秒
        TimeUnit.SECONDS.sleep(20);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }finally {
        System.out.println("解锁:" + Thread.currentThread().getId());
        //释放
        lock.unlock();
    }
    return "hello";
}

分析

当我们发送 /hello 请求后等待 20 秒得到响应结果,会在 Redis 中存储锁的信息(如下图所示),期间,其它用户发送 /hello 请求时会被阻塞,只有前一个请求结束后释放锁,当前请求才会进入。

思考1:如果在业务处理过程中程序突然终止,锁没有得到释放,是否会一直阻塞下去?

经过实验,在业务处理的20秒中,将服务手动停止,刷新 Redis 中 my-lock 的信息,发现 TTL 不断的减小,直到失效,再发送其它请求能够正常执行,这说明,即使不释放锁,锁的有效时间到了也会自动释放。源码如下:

//获取当前线程id
long threadId = Thread.currentThread().getId();
//获取此线程的锁
Long ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
//如果获取不到,则说明锁已经释放了,直接返回
if (ttl == null) {
    return;
}
while (true) {
    ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
    //和上面一样,判断是否能获取到锁
    if (ttl == null) {
        break;
    }
    ...
}

思考2:过期时间是多少?如果我们的业务处理时间超过了过期时间,岂不是还没处理完就把锁的信息给删了?

正常启动服务访问 /hello,刷新 my-lock 的信息,我们发现,TTL 每次减少到 20 就再次变为 30,直到业务处理完成,my-lock 被删除。查找相关源代码如下:

while (true) {
    //尝试获取锁
    ttl = tryAcquire(leaseTime, unit, threadId);
    //如果获取不到,说明执行该线程执行结束,就终止循环
    if (ttl == null) {
        break;
    }

    //如果获取到了就继续循环
    if (ttl >= 0) {
        try {
            future.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            if (interruptibly) {
                throw e;
            }
            future.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
    } else {
        if (interruptibly) {
            future.getNow().getLatch().acquire();
        } else {
            future.getNow().getLatch().acquireUninterruptibly();
        }
    }
}

继续深入源码可以看到,如果不指定锁的时间,就默认为 30 秒,它有一个好听的名字:看门狗

private long lockWatchdogTimeout = 30 * 1000;

只要占领锁,就会启动一个定时任务:每隔一段时间重新给锁设置过期时间

protected RFuture<Boolean> renewExpirationAsync(long threadId) {
    return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
            "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " +
                "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " +
                "return 1; " +
            "end; " +
            "return 0;",
        Collections.<Object>singletonList(getName()), 
        internalLockLeaseTime, getLockName(threadId));
    //internalLockLeaseTime就是看门狗的时间
}

每隔多长久刷新一下呢?

//获取看门狗的时间,赋值给自己
this.internalLockLeaseTime = xxx.getLockWatchdogTimeout();
public long getLockWatchdogTimeout() {
    return lockWatchdogTimeout;
}

Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
    @Override
    public void run(Timeout timeout) throws Exception {
        ...
    }
    //使用的时候除3,也就是10秒刷新一次
}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);

思考三:如何自定义过期时间?

lock() 方法还有一个重载方法,可以传入过期时间和单位

void lock(long leaseTime, TimeUnit unit);

我们将之前的代码修改,设置为 15 秒,重启服务再测试

lock.lock(15, TimeUnit.SECONDS);

访问 /hello,刷新 Redis 中 my-lock 的信息会发现,TTL 从 15 减到 0,然后锁信息过期,并不会出现之前的 10秒一刷新,查看源码:

private <T> RFuture<Long> tryAcquireAsync(long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId) {
    //如果传入了过期时间,则直接执行tryLockInnerAsync里面的Lua脚本
    if (leaseTime != -1) {
        return tryLockInnerAsync(leaseTime, unit, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG);
    }
    //没有传入过期时间,执行下面的逻辑
    RFuture<Long> ttlRemainingFuture = tryLockInnerAsync(commandExecutor.getConnectionManager().getCfg().getLockWatchdogTimeout(), TimeUnit.MILLISECONDS, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG);
    ttlRemainingFuture.onComplete((ttlRemaining, e) -> {
        //有异常,直接返回
        if (e != null) {
            return;
        }
        if (ttlRemaining == null) {
            //刷新过期时间
            scheduleExpirationRenewal(threadId);
        }
    });
    return ttlRemainingFuture;
}

总结

1、Reentrant Lock 对其它线程是阻塞的

2、为了解决死锁的问题,Redisson 内部提供了一个监控锁的看门狗,只要 Redisson 实例没被关闭就不断延长锁的有效时间,默认情况下,看门狗的检查锁的超时时间是 30 秒,检查时间是 10 秒(超时时间的三分之一),可以通过 setLockWatchdogTimeout 设置(只适用于未指定锁的时间的情况)

3、如果指定锁的时间,到达指定时间会自动解锁,因此设置的时间必须大于业务正常执行的时间,否则,业务没执行完,锁就会被释放

4、推荐使用指定时间的方式,省掉了续期操作,但需要合理设置过期时间,不能使锁过早释放

作者:农夫三拳有点疼~