Redis的常用命令及`SETNX`实现分布式锁、幂等操作

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一. Redis相关命令详解

1. 相关命令详解

（1）SET（基础设置命令）

• 作用：设置键值对（会覆盖旧值）。
• 扩展选项（Redis 2.6.12+）：
  • EX seconds：设置过期时间（秒）。
  • PX milliseconds：设置过期时间（毫秒）。
  • NX：等价于 SETNX（key 不存在才设置）。
  • XX：key 存在时才设置。
• 示例：

  SET lock:res001 "token" EX 10 NX  # 设置分布式锁（10秒后自动释放）
  

（2）GET（获取值）

• 命令格式：GET key
• 返回值：key 的值；若 key 不存在，返回 nil。
• 示例：

  GET mykey  # 返回 "Hello"
  

（3）DEL（删除键）

• 命令格式：DEL key [key ...]
• 作用：删除一个或多个 key。
• 返回值：被删除 key 的数量。
• 示例：

  DEL mykey  # 删除 mykey
  

（4）EXPIRE（设置过期时间）

• 命令格式：EXPIRE key seconds
• 作用：为 key 设置生存时间（秒）。
• 返回值：
  • 1：设置成功。
  • 0：key 不存在或设置失败。
• 示例：

  EXPIRE mykey 60  # 60秒后 mykey 自动删除
  

（5）TTL（查看剩余生存时间）

• 命令格式：TTL key
• 返回值：
  • 剩余生存时间（秒）。
  • -2：key 不存在。
  • -1：key 存在但未设置过期时间。
• 示例：

  TTL mykey  # 返回剩余秒数
  

（6）INCR（原子递增）

• 命令格式：INCR key
• 作用：将 key 储存的整数值增加 1。若 key 不存在，先初始化为 0 再执行。
• 返回值：递增后的值。
• 示例：

  SET counter 10
  INCR counter  # 返回 11
  

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1. 命令使用场景

（1）分布式锁

# 加锁（设置锁 + 10秒过期）
SET lock:order123 "uuid" EX 10 NX# 解锁（先检查值再删除）
if GET lock:order123 == "uuid":DEL lock:order123

注意：更推荐使用 Redlock 算法或 Lua 脚本保证原子性。

（2）限流器

利用 INCR 和 EXPIRE 实现简单限流：

# 每秒限流 10 次
KEY = "rate_limit:user123"
COUNT = INCR KEY
if COUNT == 1:EXPIRE KEY 1  # 第一次设置过期时间
if COUNT > 10:return "请求过多"

（3）缓存防穿透

# 查询数据库前，用 SETNX 设置空值标记
if SETNX cache:key:empty "":EXPIRE cache:key:empty 300  # 短期缓存空值

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3. 注意事项

1. 原子性：
   SETNX + EXPIRE 是非原子操作！推荐使用 SET key value EX time NX。
2. 分布式锁续期：
   考虑用 Redisson 或 Lua 脚本实现锁续期（避免业务未完成锁已过期）。
3. 值覆盖风险：
   解锁时需验证 value（如 UUID），防止误删其他客户端的锁。

4. 总结

命令	作用	典型场景
SETNX	key 不存在时设置值	分布式锁、幂等操作
SET ... NX	增强版 SETNX（支持过期时间）	安全的分布式锁
INCR	原子递增计数器	限流器、计数器
EXPIRE	设置 key 过期时间	缓存管理、临时数据

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二、分布式锁实现

通过SET key value NX EX time out实现原子性加锁和超时设置。

核心步骤

1. 加锁：使用唯一值（如UUID）作为value，避免误删其他客户端的锁
2. 解锁：通过Lua脚本校验value一致性，保证原子性删除
3. 超时机制：自动释放锁防止死锁

代码示例（使用Jedis）

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.params.SetParams;
import java.util.UUID;public class RedisDistributedLock {private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;private static final int DEFAULT_EXPIRE_TIME = 30; // 默认锁超时30秒// 获取锁public static String acquireLock(Jedis jedis, String lockKey, int expireTime) {String requestId = UUID.randomUUID().toString();SetParams params = SetParams.setParams().nx().ex(expireTime);String result = jedis.set(lockKey, requestId, params);return LOCK_SUCCESS.equals(result) ? requestId : null;}// 释放锁（Lua脚本保证原子性）public static boolean releaseLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +"return redis.call('del', KEYS[1]) " +"else return 0 end";Object result = jedis.eval(luaScript, 1, lockKey, requestId);return RELEASE_SUCCESS.equals(result);}// 使用示例public static void main(String[] args) {try (Jedis jedis = new Jedis("localhost")) {String lockKey = "order_lock_123";String requestId = acquireLock(jedis, lockKey, DEFAULT_EXPIRE_TIME);if (requestId != null) {try {// 执行业务操作System.out.println("执行业务逻辑...");} finally {releaseLock(jedis, lockKey, requestId);}} else {System.out.println("获取锁失败");}}}
}

关键点

• 唯一value：使用UUID防止误删其他请求的锁
• 原子解锁：Lua脚本确保GET + DEL的原子性
• 超时兜底：即使业务崩溃，锁也会自动释放

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三、幂等操作实现

利用SET key unique_token NX EX timeout标记已处理请求。

核心逻辑

1. 客户端生成唯一请求ID（如订单ID+业务类型）
2. 执行SET命令尝试写入Redis
3. 返回OK表示首次请求，执行业务
4. 返回null表示重复请求，直接跳过

代码示例：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.params.SetParams;public class IdempotentProcessor {private static final int TOKEN_EXPIRE = 24 * 3600; // 令牌过期时间24小时public static boolean isFirstRequest(Jedis jedis, String requestId) {// 尝试设置键值（存在则失败）SetParams params = SetParams.setParams().nx().ex(TOKEN_EXPIRE);return "OK".equals(jedis.set(requestId, "1", params));}// 使用示例（支付幂等校验）public static void processPayment(String orderId, double amount) {try (Jedis jedis = new Jedis("localhost")) {String requestKey = "pay:" + orderId; // 如: pay:ORDER_20230710_001if (isFirstRequest(jedis, requestKey)) {// 首次请求，执行业务System.out.println("处理支付: " + amount);// TODO: 数据库操作等} else {// 重复请求System.out.println("重复请求，直接返回");}}}
}

关键点

• 唯一请求标识：使用业务唯一键（如订单ID）
• 自动过期：设置合理过期时间清理旧数据
• 原子操作：SET NX保证并发安全

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四、生产环境注意事项

1. 锁续期问题
   对于长任务，使用守护线程定时续期（类似Redisson的WatchDog）
2. 集群环境
   Redis主从切换可能导致锁失效，考虑使用Redlock算法（但有争议）
3. 幂等键设计
   业务:唯一ID格式（如 order:pay:1001）
4. 网络超时
   添加重试机制（但需避免雪崩）
5. 替代方案
   复杂场景建议使用成熟库：
   • 分布式锁：Redisson
   • 幂等处理：Spring的@Idempotent注解 + 中间件

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五、两种场景对比

特性	分布式锁	幂等操作
目的	互斥访问共享资源	防止重复提交/处理
核心命令	SET key uuid NX EX	SET key requestId NX EX
数据存储要求	临时数据（自动过期）	需保留至业务周期结束（设置长TTL）
典型应用场景	库存扣减、订单创建	支付回调、消息去重

通过合理组合这两种机制，可解决大多数分布式并发问题。