详细分析Redisson分布式锁中的renewExpiration()方法
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一、Redisson分布式锁的续期
Redisson是一个基于Redis的Java分布式锁实现。它允许多个进程或线程之间安全地共享资源。为了实现这一点，Redisson使用了一种基于分布式系统的锁机制，其中锁的持有者在操作过程中需要维护锁的有效性。
关于Redisson分布式锁的详细介绍，可移步到我的另一篇博客Redisson分布式锁-CSDN博客
在Redisson中，锁的续期是一个关键特性，用于确保在锁的持有者仍在执行任务期间，锁不会被意外释放。
整体分析
锁的续期机制在Redisson中是自动管理的，锁的续期是基于一个定时任务的机制，定期检查锁的状态并决定是否需要续期。具体实现为：
private void renewExpiration() {
// 1、首先会从EXPIRATION_RENEWAL_MAP中获取一个值，如果为null说明锁可能已经被释放或过期，因此不需要进行续期，直接返回
ExpirationEntry ee = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ee == null) {
return;
}
// 2、基于TimerTask实现一个定时任务，设置internalLockLeaseTime / 3的时长进行一次锁续期，也就是每10s进行一次续期。
Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
@Override
public void run(Timeout timeout) throws Exception {
// 从EXPIRATION_RENEWAL_MAP里获取一个值，检查锁是否被释放
ExpirationEntry ent = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
// 如果为null则说明锁也被释放了，不需要续期
if (ent == null) {
return;
}
// 如果不为null，则获取第一个thread（也就是持有锁的线程）
Long threadId = ent.getFirstThreadId();
if (threadId == null) {
return;
}
// 如果threadId 不为null，说明需要续期，它会异步调用renewExpirationAsync(threadId)方法来实现续期
RFuture<Boolean> future = renewExpirationAsync(threadId);
// 处理结果
future.onComplete((res, e) -> {
// 如果有异常
if (e != null) {
log.error("Can't update lock " + getName() + " expiration", e);
return;
}
// 如果续期成功，则会重新调用renewExpiration()方法进行下一次续期
if (res) {
// reschedule itself
renewExpiration();
}
});
}
}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);
ee.setTimeout(task);
}具体步骤和逻辑分析
ExpirationEntry ee = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ee == null) {
return;
}首先，从 EXPIRATION_RENEWAL_MAP 中获取当前锁的 ExpirationEntry 对象。如果该对象为null，说明锁可能已经被释放或过期，因此不需要进行续期，直接返回。
Timeout task = commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(new TimerTask() {
@Override
public void run(Timeout timeout) throws Exception {
...
}
}, internalLockLeaseTime / 3, TimeUnit.MILLISECONDS);
如果当前锁的 ExpirationEntry 对象不是null，就会继续往下执行，创建一个定时任务。这个定时任务的代码实现了一个锁的续期机制，具体步骤和逻辑分析如下：
在代码中，定时任务是通过 commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(...) 方法创建的，该任务的延迟时间设置为 internalLockLeaseTime / 3 毫秒，即每次续期的时间间隔。
ExpirationEntry ent = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName());
if (ent == null) {
return;
}
在定时任务的 run 方法中，首先尝试从 EXPIRATION_RENEWAL_MAP 中获取与当前锁对应的 ExpirationEntry 实例。如果获取到的 ExpirationEntry 为 null，则说明锁已经被释放，此时无需续期，直接返回。
Long threadId = ent.getFirstThreadId();
if (threadId == null) {
return;
}
如果获取到的 ExpirationEntry 不为 null，说明如果锁仍然有效，继续往下走，接下来获取持有该锁的线程 ID。如果 threadId 为 null，也说明锁可能已经被释放，直接返回。
RFuture<Boolean> future = renewExpirationAsync(threadId);
如果持有锁的线程 ID 不为 null，继续往下走，则调用 renewExpirationAsync(threadId) 方法异步续期锁的有效期。
继续进入这个renewExpirationAsync()方法，可以看到，方法的主要功能是延长锁的有效期。下面是对这段代码的详细分析：
protected RFuture<Boolean> 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));
}renewExpiration()函数内部的RFuture<Boolean> future = renewExpirationAsync(threadId);又是一个关键的函数，跳入renewExpirationAsync(threadId)内部一探究竟。
- 返回类型：
RFuture<Boolean>表示该方法返回一个表示异步操作结果的未来对象，最终会得到一个布尔值，指示续期操作是否成功。 - 参数：
long threadId是持有锁的线程 ID，用于标识当前续期操作是否适用于该线程。
这个renewExpirationAsync()是一个异步刷新有效期的函数，它主要是用evaLWriteAsync()方法来异步执行一段Lua脚本，重置当前threadId线程持有的锁的有效期。也就是说该方法负责执行给定的Lua脚本，以实现分布式锁的续期。
- KEYS[1]：代表锁的名称，即 Redis 键。
- ARGV[1]：引用传入的第一个非键参数，表示希望设置的新过期时间（毫秒），锁的默认租约时间为internalLockLeaseTime。
- ARGV[2]：引用传入的第二个非键参数，表示通过getLockName(threadId)根据线程ID生成特定的锁标识符，确保操作的是特定线程的锁。简单说就是持有锁的线程id。
- getName()：获取当前锁的名称，用于作为Redis中的键。
- LongCodec.INSTANCE：编码器，指示如何处理数据的序列化与反序列化。
- RedisCommands.EVAL_BOOLEAN：表示执行的命令类型，这里是执行一个返回布尔值的Lua脚本。
Lua脚本中，首先执行redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1，该命令检查锁的名称KEYS[1]下是否存在持有该锁的线程ID（ARGV[1]）。如果存在，说明该线程仍然是锁的持有者，则调用pexpire命令redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1])更新锁的过期时间。如果续期成功，返回1，否则返回0。
因此，Lua脚本中的整体逻辑是如果当前key存在，说明当前锁还被该线程持有，那么就重置过期时间为30s，并返回true表示续期成功，反之返回false。
这段代码的设计充分利用了Redis的Lua脚本特性，实现了高效且原子化的锁续期逻辑，减少了并发操作中的 race condition 问题，同时提供了异步执行的能力，提升了系统的响应性和性能。
然后，我们退回到renewExpiration()方法中，继续往下走，
future.onComplete((res, e) -> {
if (e != null) {
log.error("Can't update lock " + getName() + " expiration", e);
return;
}
if (res) {
renewExpiration();
}
});
通过 onComplete 方法处理续期操作的结果，如果e 不为 null，说明有异常则记录错误日志。如果res 为 true，说明续期成功则调用 renewExpiration() 方法，安排下一次的续期操作。
总结一下，整体流程就是，在代码中，定时任务是通过 commandExecutor.getConnectionManager().newTimeout(...) 方法创建的。该任务会在指定的时间（internalLockLeaseTime / 3 毫秒）后执行一次。每当任务执行时，都会检查当前锁的状态，并尝试续期。如果需要续期（即锁仍然有效），则会调用 renewExpiration() 方法。
为什么需要递归调用？
在锁的实现中，为了确保锁在持有者处理任务期间保持有效，通常会设置一个有效期（lease time）。在有效期内，如果持有锁的线程仍然在执行任务，那么它需要定期续期，以防止在任务完成前锁过期，从而导致其他线程获取锁。
递归调用的机制：在 run 方法的最后，如果续期成功，调用 renewExpiration() 方法。这通常意味着该方法会重新安排另一个定时任务，相当于在每次续期后再次创建一个新的定时任务，使得续期操作可以持续进行。这种递归调用的方式确保了只要锁仍然被持有，续期操作就会不断地被调度，从而保持锁的有效性。
定时任务的生命周期？
每个定时任务的生命周期是短暂的，完成一次 run 方法的执行后，该任务就结束了。然后，通过递归调用，可能会创建新的定时任务，从而继续续期。
（1）任务通过 newTimeout 被创建，并且首次执行会在 internalLockLeaseTime / 3 毫秒后触发。这个时间间隔确保了任务在锁的生命周期的早期进行检查和续期。此时，任务进入其生命周期，准备执行。
（2）当定时任务第一次执行时，run() 方法被调用。它主要的任务是：
- 从
EXPIRATION_RENEWAL_MAP获取锁的状态。 - 如果锁被释放（
ent == null），任务直接返回，不再进行续期。 - 如果锁仍然存在并且当前线程持有锁（
threadId != null），则异步调用renewExpirationAsync(threadId)来续期锁。 - 在续期的异步任务完成后，如果续期成功（
res == true），会重新调用renewExpiration()进行下一次续期。
（3）续期条件：如果任务成功续期，它会在异步任务的 onComplete 回调中再次调用 renewExpiration() 方法。renewExpiration() 负责创建一个新的定时任务，这意味着每次任务续期成功后，系统会重新调度一个新的定时任务，以确保锁的有效期能够持续。
这个 renewExpiration() 方法的调用实际上是递归调用新的定时任务，续期继续进行下去。每次任务执行后，都可能会创建一个新的任务，直到锁被释放。
（3）定时任务的生命周期可能在以下情况下终止：
- 锁被释放：当
EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName())返回null，表示锁已经被释放，定时任务会停止续期，不再创建新的定时任务。 - 无持有锁的线程：如果没有线程持有锁（即
threadId == null），任务也会停止续期。 - 异步任务失败：如果续期的异步任务失败（例如网络问题、数据库问题等），则可能无法继续续期。不过在代码中，如果发生异常，它只会记录错误，并不会立即停止整个续期机制，但最终续期将会失败并终止。
定时任务的生命周期从它的创建开始，通过定期执行检查和续期，直到锁被释放或没有线程持有锁时，任务才会停止。每次续期成功后，新的定时任务会继续执行，确保锁的有效期在持锁线程存在时不会过期。
因此，虽然定时任务会被创建并执行，但它的执行是基于持锁状态的，只有在锁有效且持有者仍在执行任务的情况下才会持续进行续期。这个设计确保了资源的有效管理，避免不必要的续期操作。
原文地址：https://blog.csdn.net/qq_45956730/article/details/142896788
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