Redisson 可重入锁（Reentrant Lock）与公平锁（Fair Lock）实现原理

一、Redisson 可重入锁实现原理

1. Redis 数据结构

• 使用 Hash 存储锁信息：

  KEY: "lock_name"
  FIELD: "client_uuid:thread_id"（客户端ID + 线程ID）
  VALUE: 重入次数（整数）
  

2. 加锁逻辑（Lua 脚本原子操作）

-- 参数：KEYS[1]=锁名, ARGV[1]=过期时间, ARGV[2]=客户端标识
if redis.call('exists', KEYS[1]) == 0 then
    redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1) -- 首次加锁
    redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]) -- 设置过期时间
    return 1
end
if redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1 then
    redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1) -- 重入次数+1
    redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1])     -- 刷新过期时间
    return 1
end
return 0 -- 加锁失败

3. 看门狗机制（Watchdog）

• 后台守护线程每10秒检查锁（默认）
• 若当前线程仍持有锁，自动续期（默认续到30秒）

new Timer().schedule(new TimerTask() {
    public void run() {
        if (isLockHeld()) {
            redis.expire(key, 30, SECONDS); // 续期
        }
    }
}, 10000, 10000); // 每10秒执行

4. 解锁逻辑

if redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 0 then
    return nil -- 非锁持有者
end
local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], -1) -- 重入次数-1
if counter > 0 then
    redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]) -- 只减少计数
else
    redis.call('del', KEYS[1]) -- 彻底删除锁
    redis.publish('unlock_channel', 'release') -- 通知等待线程
end
return 1

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二、Redisson 公平锁实现原理

1. 双向队列结构

• 锁队列：lock_name:queue（List结构存储等待线程）
• 线程节点：lock_name:queue:client_uuid:thread_id（Hash结构存储状态）

2. 加锁流程

1. 加入队列

   RPUSH lock_name:queue "client_uuid:thread_id"
   

2. 检查是否为队头

   if redis.call('lindex', 'lock_name:queue', 0) == MY_ID then
       return acquire_lock()
   end
   

3. 订阅排队通知

   redisson.getTopic("lock_name:channel").subscribe(MY_ID);
   

3. 锁传递机制

graph LR
A[持有锁的线程] -->|释放锁| B[发布通知]
B --> C[队列中的下个节点]
C -->|收到通知| D[尝试获取锁]
D -->|成功| E[更新队列头]

4. 解锁逻辑

redis.call('LREM', 'lock_name:queue', 1, MY_ID)
redis.publish('lock_name:channel', NEXT_CLIENT_ID)

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三、关键对比

特性	可重入锁	公平锁
数据结构	Hash	List + Hash + Pub/Sub
排队机制	无（随机抢占）	FIFO 队列
性能	高（直接操作）	较低（需维护队列）
锁传递方式	超时自动释放	显式通知下一个线程
适用场景	高并发非严格顺序	顺序执行要求较高的敏感场景
Redis 命令数	2~3条	5~8条（含队列维护和通知）

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四、底层机制共性

1. 所有核心操作使用 Lua 脚本，保障原子性。
2. 使用客户端标识：UUID + threadId 唯一标识持锁线程。
3. 默认30秒自动超时释放，防止死锁。
4. 通过时钟漂移检测与守护线程机制应对网络分区或GC暂停等问题。

⚠️ 注意事项：

• 公平锁实现复杂度是可重入锁的3倍以上。
• Redis Cluster 下 Pub/Sub 存在跨节点不可靠问题。
• 建议开启 redisson-lock__timeout 检查保障稳定性。

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