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redission实现读写锁的原理

news 2025/9/7 10:45:43

Redisson 实现分布式读写锁的核心原理是 基于 Redis 的 Lua 脚本原子操作 + Pub/Sub 通知机制，在保证强一致性的同时实现高效的读并发（读不阻塞读，写阻塞读）。以下是其核心设计：

一、核心数据结构

Redisson 使用 Redis 的 Hash 结构 存储锁信息：

Key: {锁名称}（如 my_lock）
Hash 字段:
- mode: 锁模式（read/write）
- UUID:threadId: 持有锁的客户端标识（如 c983678b-1421-4c76-8ea0-7f3ab7d9c775:1）
- count: 锁的重入次数（支持可重入）

二、读锁（Read Lock）实现原理

1. 获取读锁流程

-- Lua 脚本原子执行
if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then  -- 无任何锁redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1);  -- 创建读锁redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);  -- 设置超时return nil;
end;
if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then  -- 当前线程已持有读锁redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1);         -- 重入次数+1redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);            -- 刷新超时return nil;
end;
if (redis.call('hexists', KEYS[1], 'mode') == 1) and (redis.call('hget', KEYS[1], 'mode') == 'read') then  -- 已有其他读锁redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1);         -- 直接叠加读锁计数redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);return nil;
end;
return redis.call('pttl', KEYS[1]);  -- 存在写锁，返回剩余时间（需等待）

关键点：

只要当前无写锁（mode 非 write），读锁可直接获取，不阻塞其他读锁。
多个读锁共享同一个 Hash 结构，通过字段区分不同客户端。

2. 读锁释放

if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 0) then return nil; end;  -- 锁不存在
local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], -1);  -- 重入次数-1
if (counter == 0) thenredis.call('hdel', KEYS[1], ARGV[2]);  -- 移除当前线程的锁
end;
if (redis.call('hlen', KEYS[1]) == 1) then  -- 只剩 mode 字段（无任何锁）redis.call('del', KEYS[1]);              -- 删除整个 Keyredis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); -- 发布解锁通知
end;
return 1;

三、写锁（Write Lock）实现原理

1. 获取写锁流程

if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then  -- 无任何锁redis.call('hset', KEYS[1], 'mode', 'write');  -- 设置为写模式redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1);       -- 记录持有者redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);       -- 设置超时return nil;
end;
if (redis.call('hexists', KEYS[1], 'mode') == 1) and (redis.call('hget', KEYS[1], 'mode') == 'write') then  -- 已有写锁if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then  -- 当前线程持有写锁redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1);         -- 重入次数+1redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);return nil;end;
end;
return redis.call('pttl', KEYS[1]);  -- 存在读锁或其他写锁，返回剩余时间（需等待）

关键点：

写锁要求绝对互斥：必须无任何锁（读/写）存在才能获取。
若存在读锁或其他写锁，客户端需等待（通过 Pub/Sub 监听解锁通知）。

2. 写锁释放

if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then return nil; end;  -- 锁不存在
local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1);  -- 重入次数-1
if (counter == 0) thenredis.call('hdel', KEYS[1], ARGV[3]);  -- 移除持有者
end;
if (redis.call('hlen', KEYS[1]) == 1) then  -- 只剩 mode 字段redis.call('del', KEYS[1]);             -- 删除 Keyredis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); -- 发布解锁通知
end;
return 1;

四、阻塞等待与通知机制

1. 锁竞争时的等待策略

当锁获取失败时，Redisson 不轮询，而是通过 Redis 的 Pub/Sub 订阅锁释放事件：

// 伪代码：订阅解锁通知
RedisPubSub listener = new RedisPubSub() {void onMessage(String channel, String message) {if (message.equals("unlock_msg")) {tryAcquireLock(); // 收到通知后重新尝试获取锁}}
};
redis.subscribe(listener, "lock_channel");

优势：避免频繁轮询 Redis，减少网络开销。

2. 锁超时与续期

看门狗机制（Watchdog）：
后台线程每隔 10 秒检查锁是否仍被持有，若持有则刷新 TTL（默认 30 秒），防止业务未完成时锁过期。
```
if (lockAcquired) {scheduleExpirationRenewal(threadId); // 启动看门狗线程
}
```