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本文目录

本文导读

一、什么是分布式应用

1、分布式应用

2、分布式系统的 CAP 理论

2.1、一致性（Consistency）

2.2、可用性（Availability ）

2.3、分区容错性（Partition Tolerance）

2.4、CAP的选择

二、什么是分布式锁

1、锁的三大特性

2、分布式锁应该具备哪些条件

三、Redis实现分布式锁

1、setnx命令

2、get命令

3、getset命令

4、del命令

5、Redis分布式锁原理（基于Redisson）

总结

本文导读

本文讲解什么是分布式应用，分布式应用的CAP理论，同时说明什么是分布式锁，分布式锁需要具备哪些特征，最后使用Redis进行分布式锁实战与Redisson源码的解析。由浅入深带领读者建立完整的Redis分布式锁的理论知识。

一、什么是分布式应用

1、分布式应用

《分布式系统原理和范型》中分布式系统的定义如下：分布式系统是几个独立计算机的集合，对于用户来说，这些计算机就像一个单独的相关系统。

从开发的角度来看，两个程序运行在两个主机的进程上，它们相互协作，最终完成相同的服务（或功能）。理论上，由这两个程序组成的系统也可以称为“分布式系统”。

2、分布式系统的 CAP 理论

一个分布式系统最多只能同时满足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance）这三项中的两项。

2.1、一致性（Consistency）

一致性指“all nodes see the same data at the same time”，即所有节点在同一时间的数据完全一致。

一致性是因为多个数据拷贝下并发读写才有的问题，因此理解时一定要注意结合考虑多个数据拷贝下并发读写的场景。

2.2、可用性（Availability ）

可用性指“Reads and writes always succeed”，即服务在正常响应时间内一直可用。

好的可用性主要是指系统能够很好的为用户服务，不出现用户操作失败或者访问超时等用户体验不好的情况。可用性通常情况下可用性和分布式数据冗余，负载均衡等有着很大的关联。

2.3、分区容错性（Partition Tolerance）

分区容错性指“the system continues to operate despite arbitrary message loss or failure of part of the system”。

即分布式系统在遇到某节点或网络分区故障的时候，仍然能够对外提供满足一致性或可用性的服务。

2.4、CAP的选择

在分布式系统中，P是不可避免的。如果不选择P，一旦发生分区错误，整个分布式系统将完全不可用。因此，对于分布式系统，我们只能考虑在发生分区错误时如何选择一致性和可用性。

根据一致性和可用性的不同选择，开源分布式系统通常分为CP系统和AP系统。

举个例子：当我们构建支付系统时，例如账户余额，必须保持一致。此时，您应该考虑选择C。但是，成员的名称和成员的付款设置不需要考虑强一致性，可以选择可用性A。 

二、什么是分布式锁

分布式锁是一种跨进程的，跨机器节点的一种互斥锁。保证在多个机器节点（分布式系统中）对共享资源访问的一个排他性

分布式锁和线程锁的本质是一样的。线程锁的生命周期是单进程多线程。分布式锁的生命周期多进程多机器节点.

1、锁的三大特性

排他性：同一时刻只能一个节点访问共享资源。

可重入性：允许一个已经获得锁的线程，在没有释放锁之前重新去获得锁

锁的获取和释放的方法，锁的失效机制避免死锁的一个问题

2、分布式锁应该具备哪些条件

在分布式系统环境中，一台机器的一个线程一次只能执行一个方法

高可用的锁获取和释放

高性能锁获取和释放

具有可重入特性（可以理解为可重入，可以同时使用多个任务，而不必担心数据错误）

具有锁定失败机制，即自动解锁以防止死锁

具有非阻塞锁特性，即如果没有获得锁，它将直接返回获得锁的失败

三、Redis实现分布式锁

1、setnx命令

set if not exists，当且仅当 key 不存在时，将 key 的值设为 value。若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不做任何动作。

返回1，说明该进程获得锁，将 key 的值设为 value；返回0，说明其他进程已经获得了锁，进程不能进入临界区。

setnx lock.key lock.value

2、get命令

获取key的值，如果存在，则返回；如果不存在，则返回nil。

get lock.key

3、getset命令

该方法是原子的，对key设置newValue这个值，并且返回key原来的旧值。

getset lock.key newValue

4、del命令

删除redis中指定的key。

del lock.key

5、Redis分布式锁原理（基于Redisson）

Redis分布式锁被广泛使用。本质上，分布式锁的目标是在Redis中占据一把“钥匙”。当其他进程想要占用一个密钥时，它们必须放弃，或者在发现已经存在密钥时重试。

加锁机制：

setnx（set if not exists）指令只能由一个客户端使用，因为setnx 需要锁定客户端，如果这个客户端面向Redis群集，它将首先根据哈希节点选择一台机器，只选择了一台机器，然后将向Redis发送一个lua脚本（lua脚本可以保证原⼦性）。

锁定互斥机制：

如果客户端 B 此时试图锁定，它将执行相同的 lua 脚本。第一个判断将执行“exists myLock”，并发现 myLock 键已经存在。然后，第二个确定myLock密钥的哈希数据结构是否包含客户端B的ID。然后，客户端B将获得 pttl myLock 返回的一个数字，表示myLock密钥的剩余寿命。此时，客户端B将进入while循环，并尝试重复锁定。

释放锁机制：

执行lock Unlock()，可以释放分布式锁。释放逻辑是：每次myLock数据结构中的锁数减少1。如果锁数为0，则客户端不再持有锁。此时，“del MyLock”命令用于从Redis中删除密钥。然后另一个客户端B可以尝试完成锁定。

总结

本文讲解什么是分布式应用，分布式应用的CAP理论，同时说明什么是分布式锁，分布式锁需要具备哪些特征，最后使用Redis进行分布式锁实战与Redisson源码的解析。由浅入深带领读者建立完整的Redis分布式锁的理论知识。