Redis分布式锁使用经验总结

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知识浅谈 2024-10-11 10:45:37 博主文章分类：后端开发 ©著作权

文章标签 分布式锁 Redis 客户端 文章分类 Redis 数据库 yyds干货盘点

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(🤞Redis分布式锁使用经验总结🤞)

🎈Redis分布式锁简介

分布式锁是分布式系统中用于控制多个进程或线程对共享资源访问的一种机制。在单体应用中，我们通常使用synchronized或ReentrantLock等机制来解决线程间的资源竞争问题。然而，在分布式系统中，资源竞争的问题已经由线程间的竞争扩展到进程间的竞争，这就需要引入分布式锁来管理多进程对共享资源的访问。

Redis因其高性能、原子操作和丰富的数据结构支持，成为实现分布式锁的一种流行选择。Redis分布式锁通过Redis的某些命令或特性（如SETNX、Lua脚本等）来实现对共享资源的互斥访问。

🎈Redis分布式锁应具备的条件

互斥性：任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
安全性：锁只能被持有锁的客户端删除，防止被其他客户端误删。
死锁避免：持有锁的客户端如果发生异常，锁应能在一段时间后自动释放，避免死锁。
高可用与高性能：锁的获取与释放应尽可能快速，且在高并发场景下能稳定运行。
可重入性：同一客户端可以多次获取同一把锁。

🎈Redis分布式锁的实现方式

SETNX + EXPIRE

使用SETNX（Set if Not Exists）命令尝试设置锁，如果key不存在，则设置成功并返回1，表示获取锁成功；如果key已存在，则设置失败并返回0，表示锁已被其他客户端持有。然而，SETNX和EXPIRE不是原子操作，如果设置完SETNX后，在设置EXPIRE之前客户端崩溃，将导致锁永久有效，形成死锁。

为了解决这个问题，Redis提供了SET命令的扩展参数，可以同时设置key的值和过期时间，如SET key value NX EX seconds。
Lua脚本

使用Lua脚本将SETNX和EXPIRE两个命令封装成一个原子操作，确保在设置锁的同时设置过期时间，从而避免死锁。Lua脚本示例如下：
```
if redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then
    redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2])
    return 1
else
    return 0
end
```
Redisson

Redisson是一个在Redis基础上实现的Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid），它提供了丰富的分布式数据结构和分布式服务，包括分布式锁。Redisson的分布式锁不仅解决了锁超时和加锁解锁不是同一个线程的问题，还提供了锁续期机制（watch dog），防止锁在任务执行过程中过期。

Redisson的分布式锁使用Lua脚本来保证操作的原子性，并在获取锁后启动一个watch dog线程，对将要过期的锁进行自动续期。同时，Redisson还记录了获取锁的客户端标志，确保锁的可重入性。

🎈Redis分布式锁的使用场景

DB操作扣减/增加库存：在电商系统中，对库存的扣减操作需要保证原子性，防止超卖。
接口防重：在创建订单、支付订单等场景中，使用分布式锁防止重复提交。
分布式任务调度：确保同一时间只有一个节点可以执行特定任务。
分布式缓存：在更新缓存时，使用分布式锁保证数据的一致性。

🎈Redis分布式锁的实现示例

以下是使用Redisson实现分布式锁的一个简单示例（Java）：

@Autowired
private RedissonClient redissonClient;

private RLock lock = redissonClient.getLock("myLock");

public void processData() {
    // 尝试获取锁
    boolean isLocked = lock.tryLock(10, 10, TimeUnit.SECONDS);
    if (isLocked) {
        try {
            // 处理业务逻辑
            // ...
        } finally {
            // 释放锁
            lock.unlock();
        }
    } else {
        // 获取锁失败，可以执行其他逻辑或重试
        // ...
    }
}

在这个示例中，我们使用RedissonClient来获取一个RLock对象，并尝试获取锁。如果获取锁成功，则在finally块中释放锁，以确保无论业务逻辑执行成功还是失败，锁都能被正确释放。

🎈如何使用好锁？

锁的粒度：锁的粒度过大可能导致系统性能下降，因为过多的请求会因为等待锁而阻塞。锁的粒度过小则可能导致锁的数量过多，管理复杂。因此，需要合理设计锁的粒度。
锁的续期：如果业务执行时间较长，超过了锁的过期时间，可能会导致锁被自动释放，从而引发问题。此时，可以考虑使用锁的续期机制，如Redisson中的watch dog功能。
锁的解锁：确保在finally块中释放锁，以避免因为异常导致锁无法释放，进而造成死锁。
锁的重入性：如果业务逻辑中需要多次获取同一把锁，应确保锁支持重入性。Redisson等库通常已经提供了重入锁的实现。
锁的性能：在高并发场景下，锁的性能对系统性能有较大影响。需要选择性能较好的锁实现方式，并合理设计锁的粒度和过期时间。
Redis集群的分布式锁：如果使用的是Redis集群，需要特别注意分布式锁的实现方式。因为Redis集群的key可能分布在不同的节点上，简单的SET命令可能无法满足分布式锁的需求。此时，可以考虑使用Redisson等库提供的分布式锁实现。
锁的超时时间：设置合理的锁超时时间非常重要。超时时间过短可能导致锁被频繁释放和重试，影响系统性能；超时时间过长则可能导致死锁。需要根据业务场景和Redis的性能来合理设置超时时间。
锁的安全性：确保锁只能被持有锁的客户端删除，防止被其他客户端误删。这通常可以通过在锁的值中包含客户端的唯一标识来实现。