• Redisson分布式锁学习总结:公平锁 RedissonFairLock#unLock 释放锁源码分析


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    一、RedissonFairLock#unlock 源码分析

    上一篇讲到,RedissonFairLock 它主要是基于 RedissonLock 做的扩展,主要扩展在于加锁和释放锁的地方。所以我们要研究 RedissonFairLock 释放锁的逻辑,只需要关注它重写的 RedissonLock#unlockAsync 方法即可。至于如何计算 slot 来执行 lua 脚本,释放后需停止 wathchdog 的运行,和 RedissonLock 保持一致,我们只要研究了 RedissonLock 释放锁的逻辑后,这里就不再需要关注了。那我们下面直接上lua脚本的分析。

    1、RedissonFairLock 之 lua 脚本释放锁

    RedissonFairLock#unlockInnerAsync:

    
    @Override
    protected RFuture<Boolean> unlockInnerAsync(long threadId) {
        return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
                // remove stale threads
                "while true do "
                + "local firstThreadId2 = redis.call('lindex', KEYS[2], 0);"
                + "if firstThreadId2 == false then "
                    + "break;"
                + "end; "
                + "local timeout = tonumber(redis.call('zscore', KEYS[3], firstThreadId2));"
                + "if timeout <= tonumber(ARGV[4]) then "
                    + "redis.call('zrem', KEYS[3], firstThreadId2); "
                    + "redis.call('lpop', KEYS[2]); "
                + "else "
                    + "break;"
                + "end; "
              + "end;"
                
              + "if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " + 
                    "local nextThreadId = redis.call('lindex', KEYS[2], 0); " + 
                    "if nextThreadId ~= false then " +
                        "redis.call('publish', KEYS[4] .. ':' .. nextThreadId, ARGV[1]); " +
                    "end; " +
                    "return 1; " +
                "end;" +
                "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then " +
                    "return nil;" +
                "end; " +
                "local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1); " +
                "if (counter > 0) then " +
                    "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]); " +
                    "return 0; " +
                "end; " +
                    
                "redis.call('del', KEYS[1]); " +
                "local nextThreadId = redis.call('lindex', KEYS[2], 0); " + 
                "if nextThreadId ~= false then " +
                    "redis.call('publish', KEYS[4] .. ':' .. nextThreadId, ARGV[1]); " +
                "end; " +
                "return 1; ",
                Arrays.asList(getName(), threadsQueueName, timeoutSetName, getChannelName()),
                LockPubSub.UNLOCK_MESSAGE, internalLockLeaseTime, getLockName(threadId), System.currentTimeMillis());
    }
    
    

    因为基于 RedissonLock 加入了公平获取锁的机制,所以lua脚本还是挺长的,下面我们一步一步分析。

    1.1、KEYS

    Arrays.asList(getName(), threadsQueueName, timeoutSetName, getChannelName()):

    • getName(): 锁key
    • threadsQueueName:prefixName("redisson_lock_queue", name),用于锁排队
    • timeoutSetName:prefixName("redisson_lock_timeout", name),用于队列中每个客户端的等待超时时间
    • getChannelName:prefixName("redisson_lock__channel", getName()),当前锁的订阅channel

    KEYS:["myLock","redisson_lock_queue:{myLock}","redisson_lock_timeout:{myLock}","redisson_lock__channel:{myLock}"]

    1.2、ARGVS

    LockPubSub.UNLOCK_MESSAGE, internalLockLeaseTime, getLockName(threadId), System.currentTimeMillis():

    • LockPubSub.UNLOCK_MESSAGE:0L
    • internalLockLeaseTime:30_000毫秒,watchdog的超时时间
    • getLockName(threadId):return id + ":" + threadId,客户端ID(UUID):线程ID(threadId)
    • System.currentTimeMillis():当前时间时间戳

    ARGVS:[0L,3w毫秒,"UUID:threadId",当前时间时间戳]

    1.3、lua 脚本分析

    1、分支一:清理过期的等待线程

    场景:

    和获取锁的第一步一样,开个死循环清理过期的等待线程,主要避免下面场景,避免无效客户端占用等待队列资源

    • 获取锁失败,然后进入等待队列,但是网络出现问题,那么后续很有可能就不能继续正常获取锁了。
    • 获取锁失败,然后进入等待队列,但是之后客户端所在服务器宕机了。

    lua脚本:

    "while true do " +
        "local firstThreadId2 = redis.call('lindex', KEYS[2], 0);" +
        "if firstThreadId2 == false then " +
            "break;" +
        "end;" +
    
        "local timeout = tonumber(redis.call('zscore', KEYS[3], firstThreadId2));" +
        "if timeout <= tonumber(ARGV[4]) then " +
            // remove the item from the queue and timeout set
            // NOTE we do not alter any other timeout
            "redis.call('zrem', KEYS[3], firstThreadId2);" +
            "redis.call('lpop', KEYS[2]);" +
        "else " +
            "break;" +
        "end;" +
    "end;" +
    

    分析:

    1. 开启死循环

    2. 利用 lindex 命令判断等待队列中第一个元素是否存在,如果存在,直接跳出循环

      lidex redisson_lock_queue:{myLock} 0
      
    3. 如果等待队列中第一个元素不为空(例如返回了LockName,即客户端UUID拼接线程ID),利用 zscore 在 超时记录集合(sorted set) 中获取对应的超时时间

      zscore redisson_lock_timeout:{myLock} UUID:threadId
      
    4. 如果超时时间已经小于当前时间,那么首先从超时集合中移除该节点,接着也在等待队列中弹出第一个节点

      zrem redisson_lock_timeout:{myLock} UUID:threadId
      lpop redisson_lock_queue:{myLock}
      
    5. 如果等待队列中的第一个元素还未超时,直接退出死循环

    2、分支二:锁已经被释放,通知等待队列中第一个线程

    场景:

    • 成功获取锁线程重复调用释放锁的方法,第二次释放时,锁已不存在,就去通知等待队列中的第一个元素
    • 又或者一个极端场景:当前线程未能成功获取锁,但是调用了释放锁的方法,并且刚好此时锁被释放

    lua脚本:

    "if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " + 
        "local nextThreadId = redis.call('lindex', KEYS[2], 0); " + 
        "if nextThreadId ~= false then " +
            "redis.call('publish', KEYS[4] .. ':' .. nextThreadId, ARGV[1]); " +
        "end; " +
        "return 1; " +
    "end;"
    

    分析:

    1. 利用 exists 命令判断锁是否存在

      exists myLock
      
    2. 如果锁不存在,利用 lidex 获取等待队列中的第一个元素

      lindex redisson_lock_queue:{myLock} 0
      
    3. 如果等待列表中第一个元素不为空,即还存在等待线程,往等待线程的订阅channel发送消息,通知其可以尝试获取锁了

      publish redisson_lock__channel:{myLock}:UUID:threadId 0
      

      关于这个订阅通道,之前介绍 RedissonLock 死循环等待锁的时候没有详细介绍,这个可以补充一下。
      RedissonLock 所有等待线程都是订阅锁的同一个channel:redisson_lock__channel:{myLock},当有线程释放锁的时候,会往这个通道发送消息,此时所有等待现成都可以订阅消费这条消息,从而从等待状态中释放出来,重新尝试获取锁。

      而 RedissonFairLock 不太一样,因为它要支持公平获取锁,即先到先得。所以每个等待线程订阅的都是不同的channel:redisson_lock__channel:{myLock}:UUID:threadId。当某个线程释放锁的时候,只会往等待队列中第一个线程对应订阅的channel发送消息。

    4. 最后,返回1

    3、分支三:加锁记录中的线程不是当前线程

    场景:

    • 当前线程未能成功获取锁,但是调用了释放锁的方法

    lua脚本:

    "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then " +
        "return nil;" +
    "end; "
    

    分析:

    1. 利用 hexists 命令判断加锁记录集合中,是否存在当前客户端当前线程
      hexists myLock UUID:threadId
      
    2. 加锁记录不存在当前线程,返回nil
      如果返回null,会打印相关日志,并调用 tryFailure 方法。

    4、分支四:当前线程拥有锁,并且获取锁次数大于1

    场景:

    • 当前线程拥有锁,并且重入次数大于1

    lua脚本:

    "local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1); " +
    "if (counter > 0) then " +
        "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]); " +
        "return 0; " +
    "end; "
    

    分析:

    1. 利用 hincrby 扣减当前线程的加锁次数

      hincrby myLock UUID:threadId -1
      
    2. 如果扣减后次数还是大于0,证明是重复获取锁,所以此时只需要重新刷新锁的过期时间,然后返回0

      expire myLock 30_000
      

    5、分支五:当前线程成功释放锁

    场景:

    • 如果前面的四个分支都不符合,证明当前线程持有锁,并且只加锁一次
    • 这里只需要删除锁key,然后通知等待队列中的第一个线程即可

    lua脚本:

    "redis.call('del', KEYS[1]); " +
    "local nextThreadId = redis.call('lindex', KEYS[2], 0); " + 
    "if nextThreadId ~= false then " +
        "redis.call('publish', KEYS[4] .. ':' .. nextThreadId, ARGV[1]); " +
    "end; " +
    "return 1; "
    

    分析:

    1. 利用 del 命令删除锁对应 redis key

      del myLock
      
    2. 往等待线程的订阅channel发送消息,通知其可以尝试获取锁了

      • 利用 lindex 获取等待队列中的第一个线程
      lindex redisson_lock_queue:{myLock} 0
      
      • 利用订阅channel给等待线程发送通知
      publish redisson_lock__channel:{myLock}:UUID:threadId 0
      

    1.4 后续

    接着调用释放锁后续的操作:例如停止 watchdog 运行、执行 tryFailure 或 trySuccess 等和 RedissonClient 保持一致,这里就不再详细介绍了~

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