一、什么是分布式锁

在一个分布式的系统中，也会涉及到多个节点访问同一个公共资源的情况，此时就需要通过锁来做互斥控制，避免出现类似于 "线程安全" 的问题；

而 Java 中的 synchronized，只能在当前进程中生效，在分布式的这种多个进程多个主机的场景下就无能为力了，此时就要使用到分布式锁；

考虑网购秒杀这样一个场景，限量 1 件商品，现有两个用户（两个客户端），在第一个用户访问一个服务器查询商品剩余量 > 0 之后，执行 -= 1 之前，第二个用户访问另一个服务器，查询此时商品剩余量仍然 > 0，也会执行 -= 1 操作，此时就会存在超卖问题（一个东西同时卖给两个用户）；

在这个过程中，为了防止穿插执行的情况，可以使用 MySQL 的事务来解决，但如果使用的数据库不是 MySQL，没有事务，或者执行一段特定的操作，就不能使用 MySQL 的事务了；

此时就要使用分布式锁来解决上述问题，所谓的分布式锁，也是一个 / 一组单独的服务器程序，给其他服务器提供加锁这样的服务；Redis 就是一种典型的可以用来实现分布式锁的方案（mysql，zookeeper 也可以实现分布式锁的效果）；

在购买过程前，需要下加锁，完成购买操作之后，再解锁，这样在购买期间，就不会被其他服务器穿插执行了；

二、Redis 实现分布式锁

1. setnx

Redis 实现分布式锁依靠 setnx 命令， setnx key value，如果 key 存在，就设置失败，否则设置 key value；

通过 setnx 实现加锁后，服务器执行相应逻辑之后，解锁就要通过 del 命令来删除 key；

2. set nx ex

如果某个服务器加锁成功后，执行相应逻辑时，服务器宕机，没有执行到解锁操作，就会导致其他服务器也无法获取到这个没有释放的锁（没有删除的 key）；

因此就要为该 key 设置过期时间，一旦过期时间到了，就会自动删除该 key，可以使用 Redis 中的set nx ex 命令；

那能否使用 setnx 命令 + expire 设置过期时间呢？

答案是不能的，因为 Redis 中的多个命令之间是不能保证原子性的，不保证执行成功，因此使用一条命令实现是更稳妥的；

3. 引入校验 Id

加锁就是设置一个 key value，而解锁就是把相应的 key 删除；

那就可能存在服务器 1 执行了加锁操作，而服务器 2 执行了解锁操作；（误操作，bug）

这就需要引入校验机制，为每个服务器编号，在设置 key value 的时候，key 对应要对哪个资源加锁，value 就可以存储服务器的编号（标识出当前锁是哪个服务器加上的）；

在解锁的时候，先判断该锁对应的编号是否为当前服务器的编号，如果是，才进行解锁操作；

4. 引入 lua 脚本

在上述解锁的过程中，需要先判定，再进行删除，这是两步操作（不是原子的），一个服务器内部，也可能是多线程的，若此时，该服务器内部有两个线程都在执行上述操作，就可能出现问题

此时可以使用 Redis 的事务解决该问题（避免插队），但实践中往往使用 lua 脚本来解决该问题；

lua 是一个特别轻量的编程语言，Lua 语法简单精炼，执行速度快，解释器也比较轻量，并且 Redis 本身就支持 Lua 作为内嵌脚本；因此可以使用 lua 编写一些逻辑，把这个脚本上传到 Redis 服务器上来执行，执行 lua 脚本的过程中是原子的；Redis 官方文档中也明确说到，lua是事务的替代方案；

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

上述代码可以编写成一个 .lua 后缀的⽂件，由 redis-cli  或者  jedis 等客户端加载，并发送给 Redis 服务器，由 Redis 服务器来执行这段逻辑，这样执行的效果就是原子的了；

5. 引入 watch dog 

当我们为 key 设置了过期时间后，key 过期后会自动删除，但是此时任务还没执行完，这就会导致锁失效，其他服务器的任务来了就会重新设置 key；但如果将 key 的过期时间设置的太长，此时若服务器宕机，就会让其他服务器不能及时获取到锁；

因此就可以引入看门狗 —— 加锁服务器上的一个单独的线程，通过这个线程来完成对锁的过期时间的续约；

比如，某个 key 的过期时间是 5 秒，同时看门狗线程会每 3 秒检测一次，当第一次经过 3 秒后，看门狗线程就会判定当前任务是否已经完成：

• 如果任务未完成，则会将过期时间重新设置为 5 秒；
• 如果任务已经完成，则通过执行上述 lua 脚本的方式删除 key；

这就解决了锁提前失效的问题；并且即使当加锁的服务器挂了，那么此时看门狗线程也会随之挂掉，此时就不会续约，这个 key 到过期时间了就自动删除了，不会影响其他的服务器；

三、总结

以上内容只是如何实现一个简单的互斥锁，在一些实际的应用场景中，我们可能会使用一些其他特殊的锁，比如可重入锁，公平锁，读写锁等等；

关于 Redis 实现分布式锁，在实践中，我们并不会真的自己实现一个分布式锁，已经有很多的库帮我们实现好了，直接使用即可，比较 Redisson；