问题

如何使用Redis实现分布式锁？

答案

1. 核心概念

分布式锁是在分布式系统中控制多个节点对共享资源互斥访问的机制。Redis因其高性能和原子性操作，是实现分布式锁的常用选择。

---

2. 实现原理与关键点

2.1 基础实现：SET NX EX

Redis 2.6.12+ 版本支持 SET key value NX EX seconds 原子命令：

/**
 * 基础分布式锁实现
 */
public class RedisDistributedLock {
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    public boolean tryLock(String lockKey, String requestId, int expireTime) {
        // SET key value NX EX seconds
        Boolean result = redisTemplate.opsForValue()
            .setIfAbsent(lockKey, requestId, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
        return Boolean.TRUE.equals(result);
    }

    public void unlock(String lockKey, String requestId) {
        // Lua脚本保证原子性：校验requestId再删除
        String script =
            "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
            "   return redis.call('del', KEYS[1]) " +
            "else " +
            "   return 0 " +
            "end";

        redisTemplate.execute(
            new DefaultRedisScript<>(script, Long.class),
            Collections.singletonList(lockKey),
            requestId
        );
    }
}

关键点：

• NX（Not Exists）：只在key不存在时设置，保证互斥性
• EX（Expire）：设置过期时间，防止死锁（进程崩溃导致锁永不释放）
• 原子性：SET NX EX 是一条原子命令，避免加锁和设置过期分离导致的问题
• requestId：唯一标识（如UUID），防止误删其他客户端的锁

---

2.2 进阶实现：Redisson框架

Redisson提供了开箱即用的分布式锁，解决了原生实现的诸多问题：

import org.redisson.api.RLock;
import org.redisson.api.RedissonClient;

public class RedissonLockExample {
    private RedissonClient redisson;

    public void executeWithLock(String lockKey) {
        RLock lock = redisson.getLock(lockKey);
        try {
            // 尝试加锁，最多等待10秒，锁30秒后自动释放
            boolean isLocked = lock.tryLock(10, 30, TimeUnit.SECONDS);
            if (isLocked) {
                // 执行业务逻辑
                doSomething();
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            // 释放锁（内部会校验当前线程是否持有锁）
            if (lock.isHeldByCurrentThread()) {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

Redisson核心特性：

• 看门狗机制（WatchDog）：自动续期，默认每10秒检查，若业务未完成则延长锁过期时间至30秒
• 可重入性：基于ThreadLocal和Hash结构，支持同一线程多次加锁
• RedLock算法：支持多Redis实例的分布式锁（解决单点故障）
• 公平锁/读写锁：提供更丰富的锁类型

---

3. 分布式场景的考量

3.1 锁过期时间设置

• 过短：业务未完成锁已释放，导致并发问题
• 过长：异常情况下锁长时间占用，影响可用性
• 建议：评估业务耗时，设置合理值，或使用Redisson的自动续期

3.2 主从切换导致的锁丢失

场景：

1. 客户端A在Master上加锁成功
2. Master宕机，锁数据未同步到Slave
3. Slave提升为新Master，客户端B可再次加锁

解决方案：

• RedLock算法：在多个独立的Redis实例上加锁，半数以上成功才算获取锁
• Zookeeper/etcd：对一致性要求极高的场景改用强一致性方案

3.3 线程安全与性能优化

• 避免长时间持锁：将锁粒度细化，缩短临界区代码
• 使用分段锁：如lock:user:1001、lock:user:1002，降低锁冲突
• 监控锁超时：记录加锁失败日志，及时发现性能瓶颈

---

4. 面试答题总结

标准回答模板：

Redis分布式锁通过 SET key value NX EX seconds 命令实现，核心要点是：

1. 加锁：使用 NX 保证互斥，EX 设置过期防止死锁，value 设置唯一ID防止误删
2. 解锁：通过Lua脚本原子性校验ID并删除
3. 实战推荐：使用Redisson框架，提供看门狗自动续期、可重入、RedLock等特性
4. 注意事项：主从切换可能丢锁，极端场景考虑RedLock或Zookeeper

常见追问：

• 为什么要用Lua脚本解锁？ → 保证”判断+删除”的原子性
• Redisson的看门狗如何工作？ → 定时任务检查锁，自动续期
• RedLock算法原理？ → 在N个独立实例上加锁，超过N/2+1成功才算获取锁