Redis分布式锁如何实现？

八股文_Redis面试题 1 306

参考回答

Redis分布式锁通常使用SET命令配合过期时间实现，其基本步骤如下：
1. 使用SET key value NX PX <expiration>命令：
– NX表示只有当key不存在时才设置成功，确保锁的互斥性。
– PX设置锁的过期时间，避免因锁未释放而发生死锁。
2. 客户端成功获取锁后，执行对应的逻辑。
3. 执行完业务逻辑后，使用Lua脚本确保原子性释放锁，脚本会检查锁的值是否与当前客户端的值匹配，只有匹配时才删除锁。

核心代码示例：

# 加锁
success = redis.set("lock_key", "lock_value", nx=True, px=10000)
if success:
    try:
        # 执行业务逻辑
    finally:
        # 使用Lua脚本释放锁
        release_script = """
        if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then
            return redis.call('del', KEYS[1])
        else
            return 0
        end
        """
        redis.eval(release_script, 1, "lock_key", "lock_value")

详细讲解与拓展

1. 为什么用`SET NX PX`实现分布式锁？

互斥性：SET NX确保了只有一个客户端能获取锁。
自动释放锁：PX（设置过期时间）避免因客户端异常导致锁一直存在。
简洁性：SET NX PX是单个命令，天然具备原子性。

2. Lua脚本为什么重要？

释放锁时需要同时判断锁的拥有者和执行删除，这是一个典型的检查+操作场景。Redis的普通命令不能保证这两个操作的原子性，可能造成误删锁的问题。Lua脚本可以一次性完成这两个步骤，确保锁的安全释放。

3. 分布式锁的核心问题和解决方案

问题1：锁过期与业务未完成的竞争问题
- 假设业务执行时间超过了锁的过期时间，锁会被其他客户端获取，导致多个客户端同时执行逻辑。
- 解决方法：使用锁自动续期机制（如Redisson实现），在业务处理期间定期延长锁的过期时间。
问题2：锁误删问题
- 如果释放锁时不检查锁的拥有者，可能导致其他客户端的锁被误删。
- 解决方法：通过锁的唯一标识值（如UUID）验证客户端身份，只有拥有者才能释放锁。

4. 分布式锁的拓展实现：Redisson

Redisson是Redis的一个高级封装库，它提供了更健壮的分布式锁实现：
– 自动续期：在业务逻辑执行过程中定期延长锁的过期时间。
– 看门狗机制：如果客户端崩溃，Redisson会自动释放锁，避免死锁问题。

使用Redisson的分布式锁：

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

5. 分布式锁的适用场景和局限性

适用场景：
- 限制资源访问：如秒杀、库存扣减。
- 分布式任务调度：保证多个节点不会重复执行任务。
局限性：
- 不适合对数据一致性要求特别高的场景（可能存在锁丢失问题）。
- 高并发场景下，锁竞争可能导致性能下降。

总结

Redis分布式锁的核心是利用SET NX PX实现锁的互斥性和超时机制，同时通过Lua脚本保障释放锁的原子性。为了解决潜在问题，可以结合自动续期机制和更高级的工具（如Redisson）实现更健壮的分布式锁。在实际开发中，要根据场景需求权衡性能与一致性，选择合适的分布式锁方案。