Redis分布式锁实现

AI生成声明: 本文档由AI辅助生成，旨在提供Redis分布式锁实现的完整指南。

Redis分布式锁是分布式系统中的重要组件，理解其实现原理和问题对于设计高可用系统至关重要。

核心问题

基本实现

SET NX EX命令：

// 设置锁，10秒过期
String result = redis.set(key, value, "NX", "EX", 10);
if ("OK".equals(result)) {
    // 获取锁成功
    try {
        // 执行业务逻辑
    } finally {
        // 释放锁
        redis.del(key);
    }
}

存在的问题

1. 锁误释放

   • 线程A获取锁，执行时间超过过期时间
   • 锁自动释放
   • 线程B获取锁
   • 线程A执行完释放了线程B的锁

2. 锁过期时间设置困难

   • 设置太短：业务未执行完就过期
   • 设置太长：故障时等待时间长

3. 主从切换导致锁丢失

   • 主节点写入锁
   • 主节点故障，从节点升级
   • 锁信息丢失

解决方案

1. 设置唯一标识

String lockValue = UUID.randomUUID().toString();
if (redis.set(key, lockValue, "NX", "EX", 10)) {
    try {
        // 业务逻辑
    } finally {
        // 只有是自己的锁才释放
        String script = 
            "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
            "return redis.call('del', KEYS[1]) " +
            "else return 0 end";
        redis.eval(script, Collections.singletonList(key), 
                   Collections.singletonList(lockValue));
    }
}

2. 看门狗机制（续期）

// 启动续期线程
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
    // 续期
    redis.expire(key, 10);
}, 3, 3, TimeUnit.SECONDS);

3. RedLock算法

原理：

• 在多个Redis实例上获取锁
• 大多数实例成功才算成功
• 提高可靠性

实现：

int successCount = 0;
for (RedisClient client : redisClients) {
    if (client.set(key, value, "NX", "EX", 10)) {
        successCount++;
    }
}
// 超过半数成功才算获取锁成功
if (successCount > redisClients.size() / 2) {
    // 获取锁成功
}

最佳实践

1. 使用Lua脚本保证原子性

   • 释放锁时检查锁的拥有者
   • 避免误释放

2. 合理设置过期时间

   • 根据业务执行时间设置
   • 使用看门狗续期

3. 考虑锁的可重入性

   • 同一线程可多次获取
   • 使用ThreadLocal记录重入次数

4. 监控和告警

   • 监控锁的获取和释放
   • 检测死锁情况

常见面试题

1. Redis分布式锁的问题？

   • 锁误释放
   • 过期时间设置困难
   • 主从切换导致锁丢失

2. 如何解决锁误释放？

   • 设置唯一标识
   • 使用Lua脚本检查
   • 只有自己的锁才释放

3. RedLock算法的优缺点？

   • 优点：提高可靠性
   • 缺点：性能较低，实现复杂