可重入锁

在复杂系统中，当存在递归调用或涉及多个方法间调用而多个方法需要同一个锁时，不可重入锁会出现死锁，比如：

public void A(long id) {
	lock(id);
	// 业务。。。
	B(id);
	// 业务。。。
	unlock(id);
}
 
public void B(long id) {
	lock(id);
	// 业务。。。
	unlock(id);
}

不可重入锁在A中已经获取了锁id，因此B无法获取锁id，从而导致死锁，所以此时需要可重入锁。

原理

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可重入锁包括锁持有者和重入次数两个关键信息。
锁持有者：记录当前是哪一个线程拿到了锁（UUID + 线程ID）。
重入次数：当前线程获取获取同一把锁的次数。
这里需要存储key、owner、count三个值。因此String不够用了，需要用到|Hash，结构为key:[owner:count]。

• 获取锁时：
  先用exists key检查key是否存在
  • 若不存在，将count设为1，
  • 若存在，再检查hash中是否存在当前owner
    • 若存在，重入次数+1，并重置锁的过期时间
    • 若不存在，直接返回
• 释放锁时：
  先用hexists key field检查key和owner当前线程的锁是否存在
  • 若存在，重入次数-1，并判断重入次数是否为0
    • 若为0，删除key，释放锁
    • 若不为0，重置锁的过期时间
  • 若不存在，直接返回

Lua实现

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因为涉及多个获取判断操作和写操作，需要保证原子性，因此使用Lua编写Redis脚本实现：

获取锁

-- 可重入锁的Lua脚本  
local key = KEYS[1] -- 锁的key  
local expireTime = ARGV[1] -- 锁的自动过期时间  
local lockId = ARGV[2] -- 锁的Id，每个线程唯一  
-- 检查锁是否存在  
if(redis.call('exists', key) == 0) then  
    -- 锁不存在，直接加锁  
    redis.call('hset', key, lockId, 1) -- 重入次数初始化为1  
    redis.call('expire', key, expireTime) -- 设置锁的过期时间  
    return 1 -- 加锁成功  
end  
-- 锁已存在，检查是否是同一个线程  
if(redis.call('hexists', key, lockId) == 1) then  
    -- 是同一个线程，重入次数加1  
    redis.call('hincrby', key, lockId, 1) -- 重入次数加1  
    redis.call('expire', key, expireTime) -- 重置锁的过期时间  
    return 1 -- 加锁成功  
end  
-- 锁已存在且不是同一个线程，无法加锁  
return 0 -- 加锁失败

释放锁

-- 可重入锁的Lua脚本  
local key = KEYS[1] -- 锁的key  
local expireTime = ARGV[1] -- 锁的自动过期时间  
local lockId = ARGV[2] -- 锁的Id，每个线程唯一  
-- 检查是否存在当前线程的锁  
if(redis.call('hexists', key, lockId) == 0) then  
    return nil -- 当前线程没有锁，直接返回  
end  
-- 当前线程的锁存在，重入次数减1  
local count =redis.call('hincrby', key, lockId, -1) -- 重入次数减1  
if(count > 0) then --重入次数大于0，重置锁的过期时间  
    redis.call('expire', key, expireTime) -- 重置锁的过期时间  
else -- 重入次数为0，释放锁  
    redis.call('hdel', key, lockId) -- 释放锁  
end  
return nil