07-【高级篇】分布式锁之 Redis6+Lua 脚本实现原生分布式锁

2025/03/16 posted in Redis
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第 1 集分布式核心技术-关于高并发下分布式锁你知道多少？
第 2 集基于 Redis 实现分布式锁的几种坑你是否踩过《上》
第 3 集基于 Redis 实现分布式锁的几种坑你是否踩过《下》
第 4 集手把手教你彻底掌握分布式锁 lua 脚本+redis 原生代码编写

第 1 集分布式核心技术-关于高并发下分布式锁你知道多少？

简介：分布式锁核心知识介绍和注意事项

背景
- 就是保证同一时间只有一个客户端可以对共享资源进行操作
- 案例：优惠券领劵限制张数、商品库存超卖
- 核心
  - 为了防止分布式系统中的多个进程之间相互干扰，我们需要一种分布式协调技术来对这些进程进行调度
  - 利用互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式锁要解决的问题
避免共享资源并发操作导致数据问题
- 加锁
  - 本地锁：synchronize、lock 等，锁在当前进程内，集群部署下依旧存在问题
  - 分布式锁：redis、zookeeper 等实现，虽然还是锁，但是多个进程共用的锁标记，可以用 Redis、Zookeeper、Mysql 等都可以

设计分布式锁应该考虑的东西
- 排他性
  - 在分布式应用集群中，同一个方法在同一时间只能被一台机器上的一个线程执行
- 容错性
  - 分布式锁一定能得到释放，比如客户端奔溃或者网络中断
- 满足可重入、高性能、高可用
- 注意分布式锁的开销、锁粒度

第 2 集基于 Redis 实现分布式锁的几种坑你是否踩过《上》

简介：基于 Redis 实现分布式锁的几种坑

实现分布式锁可以用 Redis、Zookeeper、Mysql 数据库这几种 , 性能最好的是 Redis 且是最容易理解

分布式锁离不开 key - value 设置

key 是锁的唯一标识，一般按业务来决定命名，比如想要给一种优惠券活动加锁，key 命名为 “coupon:id” 。value就可以使用固定值，比如设置成1

基于 redis 实现分布式锁，文档：http://www.redis.cn/commands.html#string

加锁 SETNX key value

setnx 的含义就是 SET if Not Exists，有两个参数 setnx(key, value)，该方法是原子性操作

如果 key 不存在，则设置当前 key 成功，返回 1；

如果当前 key 已经存在，则设置当前 key 失败，返回 0

解锁 del (key)

得到锁的线程执行完任务，需要释放锁，以便其他线程可以进入,调用 del(key)

配置锁超时 expire (key，30s）

客户端奔溃或者网络中断，资源将会永远被锁住,即死锁，因此需要给key配置过期时间，以保证即使没有被显式释放，这把锁也要在一定时间后自动释放

综合伪代码

methodA(){
  String key = "coupon_66"

  if（setnx（key，1） == 1）{
      expire(key,30,TimeUnit.MILLISECONDS)
      try {
          //做对应的业务逻辑
          //查询用户是否已经领券
          //如果没有则扣减库存
          //新增领劵记录
      } finally {
          del（key）
      }
  }else{

    //睡眠100毫秒，然后自旋调用本方法
    methodA()
  }
}

存在哪些问题，大家自行思考下

第 3 集基于 Redis 实现分布式锁的几种坑你是否踩过《下》

简介：手把手教你彻底掌握分布式锁+原生代码编写

存在什么问题？
- 多个命令之间不是原子性操作，如setnx和expire之间，如果setnx成功，但是expire失败，且宕机了，则这个资源就是死锁
```
使用原子命令：设置和配置过期时间  setnx / setex
如: set key 1 ex 30 nx
java里面 redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("seckill_1","success",30,TimeUnit.MILLISECONDS)
```
- 业务超时，存在其他线程勿删，key 30 秒过期，假如线程 A 执行很慢超过 30 秒，则 key 就被释放了，其他线程 B 就得到了锁，这个时候线程 A 执行完成，而 B 还没执行完成，结果就是线程 A 删除了线程 B 加的锁
```
可以在 del 释放锁之前做一个判断，验证当前的锁是不是自己加的锁, 那 value 应该是存当前线程的标识或者uuid

String key = "coupon_66"
String value = Thread.currentThread().getId()

if（setnx（key，value） == 1）{
    expire(key,30,TimeUnit.MILLISECONDS)
    try {
        //做对应的业务逻辑
    } finally {
      //删除锁，判断是否是当前线程加的
      if(get(key).equals(value)){
          //还存在时间间隔
          del（key）
        }
    }
}else{

  //睡眠100毫秒，然后自旋调用本方法

}
```
- 进一步细化误删
  - 当线程 A 获取到正常值时，返回带代码中判断期间锁过期了，线程 B 刚好重新设置了新值，线程 A 那边有判断 value 是自己的标识，然后调用 del 方法，结果就是删除了新设置的线程 B 的值
  - 核心还是判断和删除命令不是原子性操作导致
- 总结
  - 加锁+配置过期时间：保证原子性操作
  - 解锁: 防止误删除、也要保证原子性操作
- 那如何解决呢？下集讲解

第 4 集手把手教你彻底掌握分布式锁 lua 脚本+redis 原生代码编写

简介：手把手教你彻底掌握分布式锁+原生代码编写

前面说了 redis 做分布式锁存在的问题

核心是保证多个指令原子性，加锁使用 setnx setex 可以保证原子性，那解锁使用判断和删除怎么保证原子性
文档：http://www.redis.cn/commands/set.html

多个命令的原子性：采用 lua 脚本+redis, 由于【判断和删除】是 lua 脚本执行，所以要么全成功，要么全失败

//获取lock的值和传递的值一样，调用删除操作返回1，否则返回0

String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";

//Arrays.asList(lockKey)是key列表，uuid是参数
Integer result = redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script, Integer.class), Arrays.asList(lockKey), uuid);

全部代码

/**
* 原生分布式锁 开始
* 1、原子加锁 设置过期时间，防止宕机死锁
* 2、原子解锁：需要判断是不是自己的锁
*/
@RestController
@RequestMapping("/api/v1/coupon")
public class CouponController {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    @GetMapping("add")
    public JsonData saveCoupon(@RequestParam(value = "coupon_id",required = true) int couponId){
        //防止其他线程误删
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();

        String lockKey = "lock:coupon:"+couponId;

        lock(couponId,uuid,lockKey);

        return JsonData.buildSuccess();
    }


    private void lock(int couponId,String uuid,String lockKey){
        //lua脚本
        String script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";

        Boolean nativeLock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey,uuid,Duration.ofSeconds(30));
        System.out.println(uuid+"加锁状态:"+nativeLock);
        if(nativeLock){
            //加锁成功
            try{
                //TODO 做相关业务逻辑
                TimeUnit.SECONDS.sleep(10L);
            } catch (InterruptedException e) {

            } finally {
                //解锁
                Long result = redisTemplate.execute( new DefaultRedisScript<>(script,Long.class),Arrays.asList(lockKey),uuid);
                System.out.println("解锁状态:"+result);
            }

        }else {
            //自旋操作
            try {
                System.out.println("加锁失败，睡眠5秒 进行自旋");
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) { }
            //睡眠一会再尝试获取锁
            lock(couponId,uuid,lockKey);
        }
    }

}

遗留一个问题，锁的过期时间，如何实现锁的自动续期或者避免业务执行时间过长，锁过期了？
- 原生方式的话，一般把锁的过期时间设置久一点，比如 10 分钟时间
原生代码+redis 实现分布式锁使用比较复杂，且有些锁续期问题更难处理
- 延伸出框架官方推荐方式：https://redis.io/topics/distlock
- 使用特别简单: 看看公司做的工业级项目代码

07-【高级篇】分布式锁之 Redis6+Lua 脚本实现原生分布式锁

第 1 集 分布式核心技术-关于高并发下分布式锁你知道多少？

第 2 集 基于 Redis 实现分布式锁的几种坑你是否踩过《上》

第 3 集 基于 Redis 实现分布式锁的几种坑你是否踩过《下》

第 4 集 手把手教你彻底掌握分布式锁 lua 脚本+redis 原生代码编写

第 1 集分布式核心技术-关于高并发下分布式锁你知道多少？

第 2 集基于 Redis 实现分布式锁的几种坑你是否踩过《上》

第 3 集基于 Redis 实现分布式锁的几种坑你是否踩过《下》

第 4 集手把手教你彻底掌握分布式锁 lua 脚本+redis 原生代码编写