【Redis进阶】一文搞懂Redisson的看门狗机制底层实现 |
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1. 看门狗机制概述2. 源码解读3. 总结
1. 看门狗机制概述
看门狗机制是Redission提供的一种自动延期机制，这个机制使得Redission提供的分布式锁是可以自动续期的。 private long lockWatchdogTimeout = 30 * 1000;看门狗机制提供的默认超时时间是30*1000毫秒，也就是30秒 如果一个线程获取锁后，运行程序到释放锁所花费的时间大于锁自动释放时间（也就是看门狗机制提供的超时时间30s），那么Redission会自动给redis中的目标锁延长超时时间。 在Redission中想要启动看门狗机制，那么我们就不用获取锁的时候自己定义leaseTime(锁自动释放时间)。 如果自己定义了锁自动释放时间的话，无论是通过lock还是tryLock方法，都无法启用看门狗机制。 但是，如果传入的leaseTime为-1，也是会开启看门狗机制的。 分布式锁是不能设置永不过期的，这是为了避免在分布式的情况下，一个节点获取锁之后宕机从而出现死锁的情况，所以需要个分布式锁设置一个过期时间。但是这样会导致一个线程拿到锁后，在锁的过期时间到达的时候程序还没运行完，导致锁超时释放了，那么其他线程就能获取锁进来，从而出现问题。 所以，看门狗机制的自动续期，就很好地解决了这一个问题。 2. 源码解读进入tryLock方法，这里的tryLock(waitTime, -1, unit)有三个参数 waitTime：获取锁的最大等待时间（没有传默认为-1）leaseTime：锁自动释放的时间（没有传的话默认-1）unit：时间的单位（等待时间和锁自动释放的时间单位） public boolean tryLock(long waitTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return tryLock(waitTime, -1, unit); } @Override public boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException { long time = unit.toMillis(waitTime); long current = System.currentTimeMillis(); long threadId = Thread.currentThread().getId(); Long ttl = tryAcquire(waitTime, leaseTime, unit, threadId); // lock acquired if (ttl == null) { return true; } time -= System.currentTimeMillis() - current; if (time if (!subscribeFuture.cancel(false)) { subscribeFuture.onComplete((res, e) -> { if (e == null) { unsubscribe(subscribeFuture, threadId); } }); } acquireFailed(waitTime, unit, threadId); return false; } try { time -= System.currentTimeMillis() - current; if (time long currentTime = System.currentTimeMillis(); ttl = tryAcquire(waitTime, leaseTime, unit, threadId); // lock acquired if (ttl == null) { return true; } time -= System.currentTimeMillis() - currentTime; if (time subscribeFuture.getNow().getLatch().tryAcquire(ttl, TimeUnit.MILLISECONDS); } else { subscribeFuture.getNow().getLatch().tryAcquire(time, TimeUnit.MILLISECONDS); } time -= System.currentTimeMillis() - currentTime; if (time unsubscribe(subscribeFuture, threadId); } // return get(tryLockAsync(waitTime, leaseTime, unit)); }这上面一坨主要是锁重试的代码，感兴趣可以看【Redis】4.万字文章带你深入Redisson与源码解读(建议收藏)——起名方面没有灵感的博客-CSDN博客 而看门狗机制的相关代码主要在tryAcquire方法上，在这个方法里主要看到方法是tryAcquireAsync(waitTime, leaseTime, unit, threadId) private Long tryAcquire(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId) { return get(tryAcquireAsync(waitTime, leaseTime, unit, threadId)); }由于在tryLock方法中没传leaseTime，所以leaseTime为默认值-1 调用tryLockInnerAsync，如果获取锁失败，返回的结果是这个key的剩余有效期，如果获取锁成功，则返回null。 获取锁成功后，如果检测不存在异常并且获取锁成功`（ttlRemaining == null）。 那么则执行this.scheduleExpirationRenewal(threadId);来启动看门狗机制。 private RFuture tryAcquireAsync(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId) { if (leaseTime != -1L) { return this.tryLockInnerAsync(waitTime, leaseTime, unit, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG); } else { //如果获取锁失败，返回的结果是这个key的剩余有效期 RFuture ttlRemainingFuture = this.tryLockInnerAsync(waitTime, this.commandExecutor.getConnectionManager().getCfg().getLockWatchdogTimeout(), TimeUnit.MILLISECONDS, threadId, RedisCommands.EVAL_LONG); //上面获取锁回调成功之后，执行这代码块的内容 ttlRemainingFuture.onComplete((ttlRemaining, e) -> { //不存在异常 if (e == null) { //剩余有效期为null if (ttlRemaining == null) { //这个函数是解决最长等待有效期的问题 this.scheduleExpirationRenewal(threadId); } } }); return ttlRemainingFuture; } } RFuture tryLockInnerAsync(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand command) { internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime); return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command, // 锁不存在，则往redis中设置锁信息 "if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then " + "redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " + "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " + "return nil; " + "end; " + // 锁存在 "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " + "redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); " + "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " + "return nil; " + "end; " + "return redis.call('pttl', KEYS[1]);", Collections.singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId)); }一个锁就对应自己的一个ExpirationEntry类， EXPIRATION_RENEWAL_MAP存放的是所有的所信息。 根据锁的名称从EXPIRATION_RENEWAL_MAP里面获取锁，如果存在这把锁则冲入，如果不存在，则将这个新锁放置进EXPIRATION_RENEWAL_MAP，并且开启看门狗机制。 private static final ConcurrentMap EXPIRATION_RENEWAL_MAP = new ConcurrentHashMap(); private void scheduleExpirationRenewal(long threadId) { ExpirationEntry entry = new ExpirationEntry(); //这里EntryName是指锁的名称 ExpirationEntry oldEntry = (ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(this.getEntryName(), entry); if (oldEntry != null) { //重入 //将线程ID加入 oldEntry.addThreadId(threadId); } else { //将线程ID加入 entry.addThreadId(threadId); //续约 this.renewExpiration(); } }首先，从EXPIRATION_RENEWAL_MAP中获取这个锁，接下来定义一个延迟任务task，这个任务的步骤如下 新创建了一个子线程去反复调用从EXPIRATION_RENEWAL_MAP中获取这把锁，如果这把锁不存在了，说明被删除了，不在需要续期了。从锁中获取获得这把锁的线程IDthreadId调用renewExpirationAsync方法刷新最长等待时间如果刷新成功，则进来递归调用这个函数renewExpiration()这个任务task设置为 this.internalLockLeaseTime / 3L，也是锁自动释放时间，因为没传，也就是10s。 也就是说，这个延迟任务延迟十秒执行一次。 最后，为这把锁ee设置延迟任务task即可 private void renewExpiration() { //先从map里得到这个ExpirationEntry ExpirationEntry ee = (ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(this.getEntryName()); if (ee != null) { //这个是一个延迟任务 Timeout task = this.commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() { //延迟任务内容 public void run(Timeout timeout) throws Exception { //拿出ExpirationEntry ExpirationEntry ent = (ExpirationEntry)RedissonLock.EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(RedissonLock.this.getEntryName()); if (ent != null) { //从ExpirationEntry拿出线程ID Long threadId = ent.getFirstThreadId(); if (threadId != null) { //调用renewExpirationAsync方法刷新最长等待时间 RFuture future = RedissonLock.this.renewExpirationAsync(threadId); future.onComplete((res, e) -> { if (e != null) { RedissonLock.log.error("Can't update lock " + RedissonLock.this.getName() + " expiration", e); } else { if (res) { //renewExpirationAsync方法执行成功之后，进行递归调用，调用自己本身函数 //那么就可以实现这样的效果 //首先第一次进行这个函数，设置了一个延迟任务，在10s后执行 //10s后，执行延迟任务的内容，刷新有效期成功，那么就会再新建一个延迟任务，刷新最长等待有效期 //这样这个最长等待时间就会一直续费 RedissonLock.this.renewExpiration(); } } }); } } } }, //这是锁自动释放时间，因为没传，所以是看门狗时间=30*1000 //也就是10s this.internalLockLeaseTime / 3L, //时间单位 TimeUnit.MILLISECONDS); //给当前ExpirationEntry设置延迟任务 ee.setTimeout(task); } } // 刷新等待时间 protected RFuture renewExpirationAsync(long threadId) { return evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN, "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then " + "redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); " + "return 1; " + "end; " + "return 0;", Collections.singletonList(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName(threadId)); }最后，在释放锁的时候，就会关闭所有的延迟任务，核心代码如下 public RFuture unlockAsync(long threadId) { RPromise result = new RedissonPromise(); RFuture future = this.unlockInnerAsync(threadId); future.onComplete((opStatus, e) -> { //取消锁更新任务 this.cancelExpirationRenewal(threadId); if (e != null) { result.tryFailure(e); } else if (opStatus == null) { IllegalMonitorStateException cause = new IllegalMonitorStateException("attempt to unlock lock, not locked by current thread by node id: " + this.id + " thread-id: " + threadId); result.tryFailure(cause); } else { result.trySuccess((Object)null); } }); return result; } void cancelExpirationRenewal(Long threadId) { //获得当前这把锁的任务 ExpirationEntry task = (ExpirationEntry)EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(this.getEntryName()); if (task != null) { //当前锁的延迟任务不为空，且线程id不为空 if (threadId != null) { //先把线程ID去掉 task.removeThreadId(threadId); } if (threadId == null || task.hasNoThreads()) { //然后取出延迟任务 Timeout timeout = task.getTimeout(); if (timeout != null) { //把延迟任务取消掉 timeout.cancel(); } //再把ExpirationEntry移除出map EXPIRATION_RENEWAL_MAP.remove(this.getEntryName()); } } } 3. 总结在使用Redis实现分布式锁的时候，会存在很多问题。 比如说业务逻辑处理时间＞自己设置的锁自动释放时间的话，Redis就会按超时情况把锁释放掉，而其他线程就会趁虚而入抢夺锁从而出现问题，因此需要有一个续期的操作。 并且，如果释放锁的操作在finally完成，需要判断一下当前锁是否是属于自己的锁，防止释放掉其他线程的锁，这样释放锁的操作就不是原子性了，而这个问题很好解决，使用lua脚本即可。 Redisson的出现，其中的看门狗机制很好解决续期的问题，它的主要步骤如下： 在获取锁的时候，不能指定leaseTime或者只能将leaseTime设置为-1，这样才能开启看门狗机制。在tryLockInnerAsync方法里尝试获取锁，如果获取锁成功调用scheduleExpirationRenewal执行看门狗机制在scheduleExpirationRenewal中比较重要的方法就是renewExpiration，当线程第一次获取到锁（也就是不是重入的情况），那么就会调用renewExpiration方法开启看门狗机制。在renewExpiration会为当前锁添加一个延迟任务task，这个延迟任务会在10s后执行，执行的任务就是将锁的有效期刷新为30s（这是看门狗机制的默认锁释放时间）并且在任务最后还会继续递归调用renewExpiration。也就是总的流程就是，首先获取到锁（这个锁30s后自动释放），然后对锁设置一个延迟任务（10s后执行），延迟任务给锁的释放时间刷新为30s，并且还为锁再设置一个相同的延迟任务（10s后执行），这样就达到了如果一直不释放锁（程序没有执行完）的话，看门狗机制会每10s将锁的自动释放时间刷新为30s。 而当程序出现异常，那么看门狗机制就不会继续递归调用renewExpiration，这样锁会在30s后自动释放。 或者，在程序主动释放锁后，流程如下： 将锁对应的线程ID移除接着从锁中获取出延迟任务，将延迟任务取消在将这把锁从EXPIRATION_RENEWAL_MAP中移除。 |
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