Redisson 分布式锁底层原理实现详解

1、概述

Redisson 是基于 Redis 实现的分布式锁，其核心思想是利用 Redis 的 SET NX（SET if Not eXists）+ PX(过期时间) 来实现锁的互斥性，同时通过 Lua 脚本 处理加锁、解锁、续期等原子操作，保证分布式环境下的安全性。

2、主要过程

2.1、加锁（tryLock）

定义: 通过 SET NX 实现锁的互斥功能。

命令： SET key value NX PX expireTime
作用：使用 SETNX 保证互斥性，使用 PX 设置过期时间防止死锁
数据结构：
- key： lock:{name}，如 lock:order:123
- value：存储唯一标识（UUID + 线程ID），用于区分不同客户端的锁
特点：
如果 key 不存在，创建并返回 OK，表示加锁成功。
如果 key 存在，返回 nil，表示加锁失败。

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2.2、锁续约（Watchdog 机制）

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定义：在tryLock未设置 leaseTime 时候会启动看门狗机制，定期（默认 10s）延长30s锁的过期时间。
实现方式：
Redisson 在获取RFuture时候，如果获取锁成功，就会执行scheduleExpirationRenewal（）方法，执行对应的代码

在这里插入图片描述
scheduleExpirationRenewal代码如下：

java">// 续期锁的过期时间
private void renewExpiration() {// 从过期续期映射中获取锁的过期条目ExpirationEntry ee = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());if (ee == null) {return; // 如果找不到条目，说明没有锁需要续期}// 创建一个定时任务，用于定期续期锁的过期时间Timeout task = commandExecutor.getServiceManager().newTimeout(new TimerTask() {@Overridepublic void run(Timeout timeout) throws Exception {// 重新获取过期条目ExpirationEntry ent = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());if (ent == null) {return; // 如果条目已被移除，结束任务}// 获取持有锁的线程 IDLong threadId = ent.getFirstThreadId();if (threadId == null) {return; // 如果没有线程 ID，说明没有线程持有该锁，结束任务}// 异步续期锁的过期时间CompletionStage<Boolean> future = renewExpirationAsync(threadId);future.whenComplete((res, e) -> {if (e != null) {// 如果续期过程中发生错误，记录日志并移除续期条目log.error("Can't update lock {} expiration", getRawName(), e);EXPIRATION_RENEWAL_MAP.remove(getEntryName());return;}if (res) {// 如果续期成功，重新调度续期任务renewExpiration();} else {// 如果续期失败，取消续期操作cancelExpirationRenewal(null);}});}}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS); // 定时任务每 internalLockLeaseTime / 3 毫秒执行一次// 设置定时任务到过期条目中ee.setTimeout(task);
}// 启动续期操作，首次获取锁时会调用此方法
protected void scheduleExpirationRenewal(long threadId) {// 创建新的过期条目ExpirationEntry entry = new ExpirationEntry();// 尝试将新的条目加入到续期映射中ExpirationEntry oldEntry = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(getEntryName(), entry);if (oldEntry != null) {// 如果条目已存在，说明已有其他线程在续期，添加当前线程 ID 到条目中oldEntry.addThreadId(threadId);} else {// 如果是首次添加，开始进行续期操作entry.addThreadId(threadId);try {// 启动锁过期续期任务renewExpiration();} finally {// 如果当前线程被中断，取消续期操作if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {cancelExpirationRenewal(threadId);}}}
}

2.3、解锁（unlock）

命令：通过Lua 脚本确保原子性

2.4、可重入性

实现方式： Redisson 维护一个可重入计数器**（Hash 结构）**，如果同一线程再次获取锁，计数器递增。
存储结构：
key： lock:{name}
value： UUID:threadId 作为唯一标识
hash 结构（可重入计数器）

HINCRBY lock:{name} UUID:threadId 1

解锁时，只有计数器 == 0，才真正删除 Redis 锁

2.5、失败重试

策略：
线程获取锁失败时，不会立即放弃，而是进入自旋等待。

主要机制：
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通过计算计算减去锁消耗时间得到的锁最大等待时间，如果 >0 执行对应的订阅功能，订阅其他获取锁的信号，如果其他线程释放锁会发布信号，收到订阅后再执行重试获取锁机制，，等待订阅最大时间是 waitime ，从而不是直接进行循环，导致性能的损耗，最后进行 while（true）直至获取锁成功为止。