前言
在分布式系统中，多个进程或线程可能会同时访问同一个共享资源，这就可能导致数据不一致的问题。为了保证数据的一致性，我们通常需要使用分布式锁。Redis 作为高性能的内存数据库，提供了一种简单高效的方式来实现分布式锁。本文将深入探讨如何使用 Redis 来实现分布式锁，并介绍一些优化技巧和最佳实践。
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一、为什么需要分布式锁？
在单机环境下，我们可以使用 synchronized、Lock 等方式来控制并发访问。但在分布式系统中，多个服务可能同时操作数据库或缓存，传统的线程锁无法跨多个实例工作，这时候就需要用分布式锁来保证资源的互斥访问。
应用场景包括：
防止并发订单超卖
控制定时任务的并发执行
限制用户重复提交请求
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二、使用 Redis 实现分布式锁
1. 基础实现
最简单的方式是使用 Redis 的 SETNX 命令（SET if Not eXists）。
SETNX lock_key value
但是，仅使用 SETNX 存在问题：
如果程序崩溃，锁可能不会释放
不能设置锁的自动过期时间
因此，我们需要改进实现方式：
SET lock_key value NX PX 5000 # 设置过期时间 5 秒
解释：
NX：只有 key 不存在时才创建
PX 5000：设置过期时间为 5000 毫秒（5 秒）
这样可以确保锁在进程意外退出时不会永远存在。
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2. 释放锁
要释放锁，我们不能直接 DEL，因为如果锁过期后被其他线程重新获取，DEL 可能会误删新的锁。因此，正确的方式是使用 Lua 脚本：
if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("DEL", KEYS[1])
else
return 0
end
Python 代码示例（使用 redis-py）：
import redis
client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, decode_responses=True)
lock_key = "lock:resource"
lock_value = "unique-id"
# 释放锁
lua_script = """
if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("DEL", KEYS[1])
else
return 0
end
"""
client.eval(lua_script, 1, lock_key, lock_value)
这样可以确保只有持有锁的进程才可以释放它。
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三、改进方案：RedLock 算法
尽管 SETNX 结合过期时间能解决基本问题，但仍然存在网络分区等问题。因此，Redis 官方推荐 RedLock 算法：
核心思想：
1. 在多个独立的 Redis 实例上尝试加锁
2. 只有在大多数节点成功获取锁，才算加锁成功
3. 计算锁的有效时间，防止时间偏移影响锁的有效性
4. 释放锁时依次删除所有 Redis 实例上的锁
实现示例（Python）：
from redis import Redis
from redis_lock import RedLock
lock = RedLock("resource_name", connection_list=[
Redis(host='redis1.example.com', port=6379),
Redis(host='redis2.example.com', port=6379),
Redis(host='redis3.example.com', port=6379)
])
if lock.acquire():
try:
print("成功获取分布式锁")
# 执行业务逻辑
finally:
lock.release()
else:
print("获取锁失败")
RedLock 适用于高可靠性场景，但由于需要多个 Redis 节点，部署成本更高，适用于分布式集群环境。
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四、总结
基础锁： 使用 SETNX + 过期时间
释放锁： 使用 Lua 脚本确保安全性
高可用方案： 采用 RedLock 算法提高可靠性
在实际项目中，选择适合的锁方案可以有效提高系统的稳定性和并发控制能力。希望本文能帮助你更好地理解 Redis 分布式锁的实现方式！
如果你有更好的想法，欢迎留言交流！
