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Redis实现分布式锁的原始方式详解：从入门到实践

news 来源：原创 2025/5/19 15:30:52

一、为什么需要分布式锁？

在微服务架构中，当多个服务实例需要同时访问共享资源（如库存扣减、订单创建）时，传统的单机锁机制无法满足需求。分布式锁通过协调不同节点对资源的访问顺序，确保在高并发场景下的数据一致性。想象一下双十一抢购场景：如果没有锁机制，可能会导致超卖现象，而分布式锁就是解决这类问题的关键。

二、Redis实现分布式锁核心原理

2.1 最简实现方案

// 尝试获取锁
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
Boolean lockAcquired = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("product_lock", uuid, 30, TimeUnit.SECONDS);if(lockAcquired) {try {// 执行业务逻辑} finally {// 释放锁redisTemplate.delete("product_lock");}
}

这就是一个典型错误实现！继续往下看为什么

三、满足分布式锁的四大条件

3.1 互斥性（Mutex）

要求：同一时刻只能有一个客户端持有锁
实现方案：
使用Redis的SETNX命令（SET if Not eXists）。当key不存在时设置值，存在时不做操作：

# Redis命令原型
SET lock_key unique_value NX PX 30000

NX表示仅当key不存在时设置，PX设置过期时间（单位毫秒）

3.2 避免死锁（Deadlock Free）

要求：即使客户端崩溃，锁也能自动释放
实现方案：
为锁设置合理的过期时间。注意：业务代码执行时间必须小于锁过期时间！

3.3 解铃还须系铃人

要求：只能由加锁者解锁
实现方案：
使用唯一标识（如UUID）作为value，释放时验证身份：

// 错误示例：直接删除可能误删其他客户端的锁
redisTemplate.delete("lock"); // 正确做法：Lua脚本保证原子性验证和删除
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +"   return redis.call('del', KEYS[1]) " +"else " +"   return 0 " +"end";

3.4 原子性操作

要求：加锁、设置过期时间必须原子完成
实现方案：
使用Redis的原子命令组合：

// Spring Data Redis实现
redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 30, // 过期时间TimeUnit.SECONDS
);

四、完整实现代码剖析

4.1 加锁实现

public boolean tryLock(String lockKey, String clientId, long expireSeconds) {return redisTemplate.execute((RedisCallback<Boolean>) connection -> {// 原子化执行SETNX+EXPIRERedisStringCommands.SetOption setOption = RedisStringCommands.SetOption.ifAbsent();byte[] keyBytes = redisTemplate.getKeySerializer().serialize(lockKey);byte[] valueBytes = redisTemplate.getValueSerializer().serialize(clientId);Expiration expiration = Expiration.seconds(expireSeconds);return connection.set(keyBytes, valueBytes, expiration, setOption);});
}

4.2 释放锁实现

public boolean releaseLock(String lockKey, String clientId) {String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +"    return redis.call('del', KEYS[1]) " +"else " +"    return 0 " +"end";DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();redisScript.setScriptText(luaScript);redisScript.setResultType(Long.class);Long result = redisTemplate.execute(redisScript,Collections.singletonList(lockKey),clientId);return result != null && result == 1;
}

4.3 重试机制

public void doWithLock(String lockKey, Runnable task) {String clientId = UUID.randomUUID().toString();int retryCount = 0;while(retryCount < MAX_RETRY) {if(tryLock(lockKey, clientId, 30)) {try {task.run();return;} finally {releaseLock(lockKey, clientId);}}try {// 指数退避算法避免活锁Thread.sleep((long)Math.pow(2, retryCount) * 100);} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}retryCount++;}throw new LockAcquisitionException("Failed to acquire lock after retries");
}

五、生产环境注意事项

问题类型	产生原因	解决方案
锁过期提前释放	业务执行时间超过锁超时时间	设置合理的超时时间，使用续约机制
锁误删	未验证客户端身份	必须使用UUID校验身份
集群脑裂	主从切换导致锁状态不一致	使用RedLock算法
客户端阻塞	长时间GC导致锁失效	添加JVM监控，优化GC参数