面试题:分布式锁在未完成逻辑前过期怎么办?

在面试中,如果被问到分布式锁在未完成逻辑前过期的问题,可以从以下几个方面进行回答:


1. 问题背景

分布式锁通常会设置一个过期时间(TTL),以避免锁被长时间占用导致死锁。然而,如果业务逻辑的执行时间超过了锁的过期时间,锁可能会提前释放,导致其他客户端获取锁并执行逻辑,从而引发数据不一致的问题。


2. 解决方案

(1)合理设置锁的过期时间

  • 根据业务逻辑的平均执行时间,设置一个合理的锁过期时间。
  • 例如,如果业务逻辑通常需要 5 秒完成,可以将锁的过期时间设置为 10 秒,留出一定的缓冲时间。

缺点

  • 如果业务逻辑的执行时间波动较大,可能会导致锁过早过期或过晚释放。

(2)锁续期机制(Watchdog)

  • 在获取锁后,启动一个后台线程(看门狗),定期检查锁的状态,并在锁即将过期时续期。
  • 例如,每隔一段时间(如过期时间的 1/3)检查一次锁的状态,如果锁仍然被持有,则延长锁的过期时间。

实现方式

  • 使用 Redis 的 EXPIRE 命令续期。
  • 使用 Redisson 等成熟的分布式锁框架,内置了锁续期功能。

示例代码

public void renewLock(String lockKey, String uniqueValue, int expireTime) {
    new Thread(() -> {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(expireTime / 3 * 1000); // 每隔 1/3 过期时间检查一次
                String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
                                   "return redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) " +
                                   "else " +
                                   "return 0 " +
                                   "end";
                jedis.eval(luaScript, Collections.singletonList(lockKey), Arrays.asList(uniqueValue, String.valueOf(expireTime)));
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
                break;
            }
        }
    }).start();
}

(3)分段锁

  • 将业务逻辑拆分为多个小任务,每个任务使用独立的锁。
  • 每个任务的锁过期时间较短,任务完成后立即释放锁,并获取下一个任务的锁。

优点

  • 减少了单个锁的持有时间,降低了锁过期的风险。

缺点

  • 实现复杂度较高,需要将业务逻辑拆分为多个小任务。

(4)事务补偿机制

  • 在锁过期后,通过事务补偿机制回滚或重试业务逻辑。
  • 例如,使用消息队列记录未完成的任务,锁过期后重新执行任务。

优点

  • 提高了系统的容错性。

缺点

  • 实现复杂度较高,需要额外的事务补偿逻辑。

(5)使用成熟的分布式锁框架

  • 使用 Redisson 等成熟的分布式锁框架,内置了锁续期和重试机制,可以避免手动实现的复杂性。

示例代码

RedissonClient redisson = Redisson.create();
RLock lock = redisson.getLock("myLock");

lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS); // 获取锁,并设置过期时间
try {
    // 执行业务逻辑
} finally {
    lock.unlock(); // 释放锁
}

3. 总结

  • 合理设置锁的过期时间:根据业务逻辑的执行时间设置合理的过期时间。
  • 锁续期机制(Watchdog):通过后台线程定期续期,避免锁过早过期。
  • 分段锁:将业务逻辑拆分为多个小任务,减少单个锁的持有时间。
  • 事务补偿机制:在锁过期后,通过事务补偿机制回滚或重试业务逻辑。
  • 使用成熟的分布式锁框架:如 Redisson,内置了锁续期和重试机制。

通过理解这些解决方案,可以更好地应对分布式锁在未完成逻辑前过期的问题,确保系统的可靠性和一致性。

THE END
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