Redis分布式锁面试笔记

为什么需要分布式锁？

在微服务集群环境下，传统的单体架构本地锁（如synchronized、ReentrantLock）无法跨进程生效，容易导致数据不一致问题。分布式锁通过外部存储（如Redis）来协调多个服务实例对共享资源的访问。

Redis实现分布式锁的基本原理

核心命令：SETNX

Redis分布式锁主要利用SETNX命令（SET if Not eXists），通过原子性操作确保同一时间只有一个客户端能获取锁。

# 获取锁（带超时时间）
SET lock_key unique_value NX EX 10# 释放锁
DEL lock_key

关键要素

• 互斥性：使用NX参数保证只有一个客户端能设置成功
• 超时机制：使用EX参数设置过期时间，防止死锁
• 唯一标识：value使用唯一值（如UUID），确保只有持锁者才能释放

锁超时时间控制策略

1. 业务时间预估

根据业务逻辑执行时间合理设置锁的过期时间，既要避免业务未完成锁就过期，又要防止死锁。

2. 锁续期机制

当业务执行时间可能超过预设时间时，通过定时任务自动延长锁的有效期。Redisson框架提供了看门狗（WatchDog）机制自动续期。

Redisson分布式锁优势

Redisson是Redis官方推荐的Java客户端，提供了完整的分布式锁解决方案：

• 自动续期机制
• 支持可重入锁
• 提供公平锁、读写锁等多种锁类型
• 解决了手动实现分布式锁的各种边界问题
  

可重入锁实现

通过Redis的Hash结构记录线程ID和重入次数：

key: lock_name
field: thread_id
value: reentrant_count

相同线程再次获取锁时，重入次数+1；释放锁时，重入次数-1，当计数为0时彻底释放锁。

高可用性：RedLock算法

主从复制的问题

单Redis实例存在单点故障风险，主从复制存在异步复制导致的锁丢失问题。

RedLock解决方案

在多个独立的Redis实例上创建锁（通常是奇数个，如5个），只有在超过一半的实例上成功获取锁（n/2+1）才认为获取锁成功。这样即使部分Redis实例故障，锁机制仍然有效。

面试常见问题

Q: 如何防止锁被误删？
A: 使用唯一标识符作为锁的value，释放锁时先检查标识符是否匹配。

Q: 如何处理锁的原子性释放？
A: 使用Lua脚本保证检查标识符和删除操作的原子性。

Q: 分布式锁的性能如何优化？
A: 使用Redisson的看门狗机制避免频繁续期，合理设置锁粒度，考虑使用读写锁减少竞争。

总结

Redis分布式锁是解决分布式环境下资源竞争的重要手段，从简单的SETNX到完整的Redisson解决方案，需要考虑互斥性、超时处理、可重入性和高可用性等多个维度。在实际应用中，建议直接使用Redisson等成熟框架，避免重复造轮子。