通常如果在單機環境，使用synchronized或juc ReentrantLock 實現鎖機制，但如果是分布式系統，則需要借助第三方工具實現，比如redis、zookeeper等。
redis為單進程單線程模式，操作都是原子過程，采用隊列模式將並發訪問變成串行訪問，且多客戶端對redis的連接並不存在競爭關系。
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一、redis 基本命令
setnx 命令（『SET if Not eXists』(如果不存在，則 SET)的簡寫）：
設置成功，返回 1 。
設置失敗，返回 0 。
該命令是原子操作。
getset 命令：
自動將key對應到value並且返回原來key對應的value。如果key存在但是對應的value不是字符串，就返回錯誤。
* 返回值 *：
返回之前的舊值，如果之前Key不存在將返回null。
該命令是原子操作。
get 命令：
get <key> 獲取key的值，如果存在，則返回；如果不存在，則返回null；
del 命令：
del <key> 刪除key及key對應的值，如果key不存在，程序忽略
二、使用SETNX實現分布式鎖
redis官網推薦的setnx實現分布式鎖如下，多個進程執行以下Redis命令：
SETNX lock.foo {current Unix time + lock timeout + 1}
如果 SETNX 返回1，說明該進程獲得鎖，SETNX將鍵 lock.foo 的值設置為鎖的超時時間（當前時間 + 鎖的有效時間）。
如果 SETNX 返回0，說明其他進程已經獲得了鎖，進程不能進入臨界區。進程可以在一個循環中不斷地嘗試 SETNX 操作，以獲得鎖。
三、死鎖問題
基於setnx、getset命令的分布式鎖實現過程中如果細節不反復測試，很容易出現死鎖問題:
考慮一種情況，如果進程獲得鎖后，斷開了與 Redis 的連接（可能是進程掛掉，或者網絡中斷），如果沒有有效的釋放鎖的機制，那么其他進程都會處於一直等待的狀態，即出現“死鎖”。上面在使用 SETNX 獲得鎖時，我們將鍵 lock.foo 的值設置為鎖的有效時間，進程獲得鎖后，其他進程還會不斷的檢測鎖是否已超時，如果超時，那么等待的進程也將有機會獲得鎖。然而，鎖超時時，我們不能簡單地使用 DEL 命令刪除鍵 lock.foo 以釋放鎖。考慮以下情況，進程P1已經首先獲得了鎖 lock.foo，然后進程P1掛掉了。進程P2，P3正在不斷地檢測鎖是否已釋放或者已超時，執行流程如下：
P2和P3進程讀取鍵 lock.foo 的值，檢測鎖是否已超時（通過比較當前時間和鍵 lock.foo 的值來判斷是否超時）
P2和P3進程發現鎖 lock.foo 已超時
P2執行 DEL lock.foo命令
P2執行 SETNX lock.foo命令，並返回1，即P2獲得鎖
P3執行 DEL lock.foo命令將P2剛剛設置的鍵 lock.foo 刪除（這步是由於P3剛才已檢測到鎖已超時）
P3執行 SETNX lock.foo命令，並返回1，即P3獲得鎖
P2和P3同時獲得了鎖
從上面的情況可以得知，在檢測到鎖超時后，進程不能直接簡單地執行 DEL 刪除鍵的操作以獲得鎖。為了解決上述算法可能出現的多個進程同時獲得鎖的問題，我們再來看以下的算法。
我們同樣假設進程P1已經首先獲得了鎖 lock.foo，然后進程P1掛掉了。接下來的情況：
進程P4執行 SETNX lock.foo 以嘗試獲取鎖
由於進程P1已獲得了鎖，所以P4執行 SETNX lock.foo 返回0，即獲取鎖失敗
P4執行 GET lock.foo 來檢測鎖是否已超時，如果沒超時，則等待一段時間，再次檢測
如果P4檢測到鎖已超時，即當前的時間大於鍵 lock.foo 的值，P4會執行以下操作
GETSET lock.foo {current Unix timestamp + lock timeout + 1}
由於 GETSET 操作在設置鍵的值的同時，還會返回鍵的舊值，通過比較鍵 lock.foo 的舊值是否小於當前時間，可以判斷進程是否已獲得鎖。
假如另一個進程P5也檢測到鎖已超時，並在P4之前執行了 GETSET 操作，那么P4的 GETSET 操作返回的是一個大於當前時間的時間戳，這樣P4就不會獲得鎖而繼續等待。注意到，即使P4接下來將鍵 lock.foo 的值設置了比P5設置的更大的值也沒影響。
另外，值得注意的是，在進程釋放鎖，即執行 DEL lock.foo 操作前，需要先判斷鎖是否已超時。如果鎖已超時，那么鎖可能已由其他進程獲得，這時直接執行 DEL lock.foo 操作會導致把其他進程已獲得 的鎖釋放掉。
四、代碼實現
本文基於jedis2.9, 以java語言代碼實現，如下:
測試代碼入口：
private static final String lockKey = "lock:user_13";
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis("127.0.0.1", 6379);
DistributedLockHandler distributedLockHandler = new DistributedLockHandler().setJedis(jedis);
try{
boolean getLock = distributedLockHandler.tryLock(lockKey, Long.valueOf(5));
if(getLock){
// Do your job
System.out.println("Do your job........");
}
}catch(Exception e){
System.out.println(e);
}finally {
distributedLockHandler.realseLock(lockKey);
}
}
分布式鎖實現代碼:
public class DistributedLockHandler {
private static final Integer Lock_Timeout = 3;
private Jedis jedis;
/**
* 外部調用加鎖的方法
* @param lockKey 鎖的key
* @param timeout 超時時間（放置時間長度，如：5L）
* @return
*/
public boolean tryLock(String lockKey, Long timeout) {
try {
Long currentTime = System.currentTimeMillis();//開始加鎖的時間
boolean result = false;
while (true) {
if ((System.currentTimeMillis() - currentTime) / 1000 > timeout) {//當前時間超過了設定的超時時間
System.out.println("Execute DistributedLockHandler.tryLock method, Time out.");
break;
} else {
result = innerTryLock(lockKey);
if (result) {
break;
} else {
System.out.println("Try to get the Lock,and wait 100 millisecond....");
Thread.sleep(100);
}
}
}
return result;
} catch (Exception e) {
System.out.println("Failed to run DistributedLockHandler.getLock method."+ e);
return false;
}
}
/**
* 釋放鎖
* @param lockKey 鎖的名字
*/
public void realseLock(String lockKey) {
if(!checkIfLockTimeout(System.currentTimeMillis(), lockKey)){
jedis.del(lockKey);
}
}
/**
* 內部獲取鎖的實現方法
* @param lockKey 鎖的名字
* @return
*/
private boolean innerTryLock(String lockKey) {
long currentTime = System.currentTimeMillis();//當前時間
String lockTimeDuration = String.valueOf(currentTime + Lock_Timeout + 1);//鎖的持續時間
Long result = jedis.setnx(lockKey, lockTimeDuration);
if (result == 1) {
return true;
} else {
if (checkIfLockTimeout(currentTime, lockKey)) {
String preLockTimeDuration = jedis.getSet(lockKey, lockTimeDuration);
if (currentTime > Long.valueOf(preLockTimeDuration)) {
return true;
}
}
return false;
}
}
/**
* 判斷加鎖是否超時
* @param currentTime 當前時間
* @param lockKey 鎖的名字
* @return
*/
private boolean checkIfLockTimeout(Long currentTime, String lockKey) {
if (currentTime > Long.valueOf(jedis.get(lockKey))) {//當前時間超過鎖的持續時間
return true;
} else {
return false;
}
}
public DistributedLockHandler setJedis(Jedis jedis) {
this.jedis = jedis;
return this;
}
}
上述代碼已完整實現基於redis setnx的分布式鎖，不過該鎖機制是不可重入的，與juc中ReentrantLock 可重入鎖仍存在距離，之后再分章節實現基於setnx的可重入鎖。
參考:
1. http://redis.io/commands/setnx
2. http://redis.io/topics/distlock
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