Redis实现分布式锁有哪些方案？

Redis实现分布式锁有哪些方案？

在这里分享六种Redis分布式锁的正确使用方式，由易到难。

本文已收录到Java面试网站

方案一：SETNX+EXPIRE

方案二：SETNX+value值(系统时间+过期时间)

方案三：使用Lua脚本(包含SETNX+EXPIRE两条指令)

方案四:：ET的扩展命令(SETEXPXNX)

方案五：开源框架~Redisson

方案六：多机实现的分布式锁Redlock

首先什么是分布式锁？

分布式锁是一种机制，用于确保在分布式系统中，多个节点在同一时刻只能有一个节点对共享资源进行操作。它是解决分布式环境下并发控制和数据一致性问题的关键技术之一。

分布式锁的特征:

1、「互斥性」：任意时刻，只有一个客户端能持有锁。

2、「锁超时释放」：持有锁超时，可以释放，防止不必要的资源浪费，也可以防止死锁。

3、「可重入性」“一个线程如果获取了锁之后,可以再次对其请求加锁。

4、「安全性」:锁只能被持有的客户端删除，不能被其他客户端删除

5、「高性能和高可用」:加锁和解锁需要开销尽可能低，同时也要保证高可用，避免分布式锁失效。

Redis分布式锁方案一：SETNX+EXPIRE

提到Redis的分布式锁，很多朋友可能就会想到setnx+expire命令。即先用setnx来抢锁，如果抢到之后，再用expire给锁设置一个过期时间，防止锁忘记了释放。SETNX是SETIF NOT EXISTS的简写。日常命令格式是SETNXkey value，如果 key不存在，则SETNX成功返回1，如果这个key已经存在了，则返回0。假设某电商网站的某商品做秒杀活动，key可以设置为key_resource_id,value设置任意值，伪代码如下：

缺陷:加锁与设置过期时间是非原子操作，如果加锁后未来得及设置过期时间系统异常等，会导致其他线程永远获取不到锁。

Redis分布式锁方案二：SETNX+value值(系统时间+过期时间)

为了解决方案一，「发生异常锁得不到释放的场景」，有小伙伴认为，可以把过期时间放到setnx的value值里面。如果加锁失败，再拿出value值校验一下即可。

这个方案的优点是，避免了expire 单独设置过期时间的操作，把「过期时间放到setnx的value值」里面来。解决了方案一发生异常，锁得不到释放的问题。

但是这个方案有别的缺点：过期时间是客户端自己生成的(System.currentTimeMillis()是当前系统的时间)，必须要求分布式环境下，每个客户端的时间必须同步。如果锁过期的时候，并发多个客户端同时请求过来，都执行jedis.get()和set()，最终只能有一个客户端加锁成功，但是该客户端锁的过期时间，可能被别的客户端覆盖。该锁没有保存持有者的唯一标识，可能坡别的客户端释放/解锁

分布式锁方案三:使用Lua脚本(包含SETNX+EXPIRE两条指令)

实际上，我们还可以使用Lua脚本来保证原子性(包含setnx和expire两条指令)，lua脚本如下:

加锁代码如下:

Redis分布式锁方案四:SET的扩展命令(SET EX PX NX)

除了使用，使用Lua脚本，保证SETNX+EXPIRE两条指令的原子性，我们还可以巧用Redis的SET指令扩展参数。(SET key value[EX seconds]PX milliseconds][NX|XX]`)，它也是原子性的

SET key value[EX seconds][PX milliseconds][NX|XX]

1. NX:表示key不存在的时候，才能set成功，也即保证只有第一个客户端请求才能获得锁，而其他客户端请求只能等其释放锁， 才能获取。
2. EXseconds:设定key的过期时间，时间单位是秒。
3. PX milliseconds:设定key的过期时间，单位为毫秒。
4. XX:仅当key存在时设置值。

伪代码如下:

Redis分布式锁方案五:Redisson框架

方案四还是可能存在「锁过期释放，业务没执行完」的问题。设想一下，是否可以给获得锁的线程，开启一个定时守护线程，每隔一段时间检查锁是否还存在，存在则对锁的过期时间延长，防止锁过期提前释放。当前开源框架Redisson解决了这个问题。一起来看下Redisson底层原理图：

只要线程一加锁成功，就会启动一个watchdog看门狗，它是一个后台线程，会每隔10秒检查一下，如果线程1还持有锁，那么就会不断的延长锁key的生存时间。因此，Redisson就是使用Redisson解决了「锁过期释放，业务没执行完」问题。

分布式锁方案六:多机实现的分布式锁Redlock+Redisson

前面五种方案都是基于单机版的讨论，那么集群部署该怎么处理?

答案是多机实现的分布式锁Redlock+Redisson

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