Redisson 分布式锁“看门狗”自动续期源码解剖

一、概述

• 目标：围绕 Redisson 自动续期（Watchdog），进行“核心类＋核心方法＋行级解析”重构版技术博客，帮助从“懂原理”进阶到“懂源码＋懂设计”。
• 主线：两个核心类＋三大关键方法，串起“加锁→启动看门狗→周期续期→取消续期”的完整闭环。
• 方法：源码行级解析＋时序图＋架构图＋设计模式＋工程实践＋面试速记口。

二、简介与项目背景

• 痛点：固定 TTL 下，业务线程不可预估阻塞或崩溃，可能出现“锁尚在用却过期”的并发隐患。
• 方案：Redisson 看门狗自动续期，持锁线程存活期间定期延长 TTL，避免误过期。
• 触发条件：未指定租约（leaseTime=-1）时，自动启动看门狗。

三、核心类

• 分布式锁主类：RedissonLock
• 续期状态载体：ExpirationEntry（含 Timeout 引用）

四、核心代码：行级解析（2 类 3 法）

1）入口触发：lock()

• 行级解析：
  • lockWatchdogTimeout：默认看门狗超时时间 30000ms。
  • lock()：无参加锁，调用 lock(-1, null, false)，约定 leaseTime=-1 表示启用看门狗。
  • lock(long leaseTime, TimeUnit unit, boolean interruptibly)：计算 threadId = Thread.currentThread().getId()，调用 tryAcquire(-1, leaseTime, unit, threadId)。
  • tryAcquire 返回 ttl==null：加锁成功，进入后续逻辑。

2）看门狗启动入口：tryAcquireAsync(...)

• 行级解析：
  • tryLockInnerAsync(..., RedisCommands.EVAL_LONG)：发起 Lua 加锁，返回 TTL 或 null。
  • ttlRemainingFuture.onComplete((ttlRemaining, e) -> {...})：
    • e != null：异常则返回。
    • ttlRemaining == null：加锁成功分支：
      • leaseTime != -1：固定租约→internalLockLeaseTime = unit.toMillis(leaseTime)。
      • else scheduleExpirationRenewal(threadId)：未指定租约（-1）→启动看门狗。

3）看门狗启动核心：scheduleExpirationRenewal(long threadId)

• 行级解析：
  • ExpirationEntry entry = new ExpirationEntry()：创建续期状态。
  • EXPIRATION_RENEWAL_MAP.putIfAbsent(getEntryName(), entry)：以锁名为 Key 注册全局状态。
  • oldEntry != null：同线程重入→oldEntry.addThreadId(threadId)。
  • else：首次持锁→entry.addThreadId(threadId) 并调用 renewExpiration()。

4）周期续期核心：renewExpiration()

• 行级解析：
  • ExpirationEntry ee = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName())：状态不存在直接返回。
  • newTimeout(new TimerTask(){...}, lockWatchdogTimeout/3, TimeUnit.MILLISECONDS)：以 Netty 定时器创建任务（默认 10s）。
  • TimerTask.run(...) 内：
    • ExpirationEntry ent = EXPIRATION_RENEWAL_MAP.get(getEntryName())。
    • Long threadId = ent.getFirstThreadId()。
    • RFuture(Boolean) future = renewExpirationAsync(threadId)。
    • future.whenComplete((res, e) -> {...})：
      • e != null：记录错误并停止本轮。
      • res == true：递归调用 renewExpiration()。
      • else cancelExpirationRenewal(threadId)：取消看门狗并清理。
  • ee.setTimeout(task)：记录定时任务句柄。

5）异步续期原子实现：renewExpirationAsync(long threadId)

• 行级解析：
  • evalWriteAsync(..., RedisCommands.EVAL_BOOLEAN, "lua...", keys, internalLockLeaseTime, getLockName(threadId))：
    • Lua：
      • hexists KEYS[1], ARGV[2]：当前线程仍持有锁。
      • pexpire KEYS[1], ARGV[1]：TTL 延至 internalLockLeaseTime（默认 30s）。
      • 返回 1 表示续期成功，0 表示失败。

6）续期状态对象：ExpirationEntry

• 行级解析：
  • Map(Long, Integer) threadIds：线程ID→重入计数。
  • volatile Timeout timeout：当前定时任务句柄。
  • addThreadId(long)/removeThreadId(long)：重入管理。
  • hasNoThreads()、getFirstThreadId()：校验与选取。

五、可视化（颜色与样式优化）

1）主流程图（Mermaid）

2）时序图（Mermaid）

六、设计模式点睛

• 模板方法/钩子：lock() → 异步完成钩子按 leaseTime 决定是否 scheduleExpirationRenewal()。
• 命令模式：续期 Lua 封装为 RedisCommands.EVAL_BOOLEAN，经 evalWriteAsync(...) 路由。
• 观察者/回调：onComplete、whenComplete 驱动续期与取消。
• 享元/缓存：EXPIRATION_RENEWAL_MAP 共享续期状态。
• 适配器：续期逻辑适配 TimerTask/Timeout。
• 装饰器（语义扩展）：RedissonLock 继承 RedissonExpirable。

七、工程实践与边界

• 节奏：watchdog=30s，续期周期=10s（1/3）；可调 Config.setLockWatchdogTimeout(...)。
• 场景选择：不确定耗时/可能阻塞→看门狗；确定性短事务→固定 leaseTime。
• 故障语义：线程崩溃或连接异常→续期停止，锁在窗口后自动过期。
• 观测性：采集续期成功/失败/取消次数与回调异常；压测 EventLoop 负载与时间轮稳定性。

八、面试速记口

• 口诀一：lock(-1) 启动看门狗；tryAcquire 成功→schedule；renewExpiration 定时 Lua pexpire 递归。
• 口诀二：时间轮 O(1)；回调驱动；Map 共享；Lua 原子。
• 口诀三：模板钩子＋命令封装＋观察回调＋享元缓存＋适配器联动 Netty。
• 口诀四：成功递归、失败取消；线程崩溃自动过期；leaseTime>0 禁看门狗。

九、权威资料与参考

• Redisson GitHub：https://github.com/redisson/redisson
• Redisson Locks 文档：https://github.com/redisson/redisson/wiki/8.-distributed-locks-and-synchronizers
• Netty 官方与时间轮：https://netty.io/
• Redis EVAL/Lua 文档：https://redis.io/commands/eval/
• 类索引：
  • RedissonLock
  • RedissonExpirable
  • RedisCommands
  • CommandExecutor
  • HashedWheelTimer
  • TimerTask
  • Timeout
  • Config

十、总结

• 看门狗以“Netty 时间轮＋Lua 原子续期＋状态表共享”保障持锁期间不误过期。
• 两类三法串起核心路径，设计模式提升稳定性与可扩展性。
• 实战策略：不确定耗时用看门狗；确定性短事务用固定租约；完善告警与压测。