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wzjs 2025/8/20 23:49:18
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目录

概述

Redis分布式锁的实现方式

1. 基于SETNX命令（String类型）

2. 使用SET命令的NX和EX参数（推荐方式）

3. 基于Lua脚本实现复杂逻辑

4. RedLock算法（多节点Redis实现）

Redisson的分布式锁

Redisson的锁类型

Redisson可重入锁的实现

Redis其他实现分布式锁的方式

1. 基于Sorted Set实现公平锁

2. 基于List实现分布式锁

总结

实际应用场景

场景一：库存超卖控制

业务场景

分布式锁解决方案

关键实现细节

实际开发注意事项

场景二：订单防重复提交

业务场景

分布式锁解决方案

关键实现细节

实际开发注意事项

场景三：促销活动限流与防超卖

业务场景

分布式锁解决方案

关键实现细节

实际开发注意事项

分布式锁在电商中的最佳实践

概述

分布式锁是控制分布式系统之间同步访问共享资源的一种方式。下面详细介绍Redis分布式锁的实现方式以及Redisson的锁类型。

Redis分布式锁的实现方式

1. 基于SETNX命令（String类型）

最基本的实现方式是使用Redis的SETNX（SET if Not eXists）命令：

# 使用Python和Redis-py库实现简单分布式锁
import redis
import timedef acquire_lock(redis_client, lock_name, acquire_timeout=10, lock_timeout=10):end_time = time.time() + acquire_timeoutlock_value = str(time.time() + lock_timeout)  # 锁的过期时间while time.time() < end_time:# 使用SETNX尝试获取锁if redis_client.setnx(lock_name, lock_value):# 设置锁的过期时间，防止死锁redis_client.expire(lock_name, lock_timeout)return True# 检查锁是否过期current_value = redis_client.get(lock_name)if current_value and float(current_value) < time.time():# 锁已过期，尝试竞争并获取锁old_value = redis_client.getset(lock_name, lock_value)if old_value == current_value:redis_client.expire(lock_name, lock_timeout)return Truetime.sleep(0.1)  # 短暂休眠避免频繁重试return Falsedef release_lock(redis_client, lock_name):redis_client.delete(lock_name)

这种方式的问题是：

  • 锁的释放缺乏原子性
  • 不支持可重入
  • 没有锁失效机制（需手动设置过期时间）
2. 使用SET命令的NX和EX参数（推荐方式）

Redis 2.6.12版本后，SET命令支持原子化操作：

# 使用SET命令的NX和EX参数实现分布式锁
def acquire_lock(redis_client, lock_name, acquire_timeout=10, lock_timeout=10):end_time = time.time() + acquire_timeoutwhile time.time() < end_time:# 使用SET命令原子化操作：NX表示只有键不存在时才设置，EX设置过期时间result = redis_client.set(lock_name, "locked", nx=True, ex=lock_timeout)if result:return Truetime.sleep(0.1)return False

这种方式解决了原子性问题，但仍不支持可重入。

3. 基于Lua脚本实现复杂逻辑

使用Lua脚本可以实现更复杂的原子操作，例如锁的释放：

# 使用Lua脚本确保锁释放的原子性
RELEASE_SCRIPT = """
if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] thenreturn redis.call("del", KEYS[1])
elsereturn 0
end
"""def release_lock(redis_client, lock_name, lock_value):return redis_client.eval(RELEASE_SCRIPT, 1, lock_name, lock_value)
4. RedLock算法（多节点Redis实现）

为了提高可靠性，Redis作者提出了RedLock算法，基于多个Redis节点：

# RedLock算法的简化实现
def redlock_acquire(redis_clients, lock_name, acquire_timeout=10, lock_timeout=10):start_time = time.time()lock_value = str(uuid.uuid4())  # 唯一标识锁acquired_locks = 0for client in redis_clients:if time.time() > start_time + acquire_timeout:breakif client.set(lock_name, lock_value, nx=True, px=lock_timeout):acquired_locks += 1# 需要获得多数节点的锁才算成功if acquired_locks >= (len(redis_clients) // 2 + 1):return lock_value# 获取锁失败，释放已获得的锁for client in redis_clients:client.eval(RELEASE_SCRIPT, 1, lock_name, lock_value)return False

Redisson的分布式锁

Redisson是一个基于Redis的Java驻内存数据网格（In-Memory Data Grid），它提供了分布式锁的实现。

Redisson的锁类型

Redisson的分布式锁是可重入锁，但从锁的性质上来说，它属于悲观锁。因为：

  • 它在获取锁后会阻塞其他线程的访问
  • 遵循"先获取锁再操作"的悲观策略
Redisson可重入锁的实现

Redisson的可重入锁通过Hash结构实现：

// Redisson可重入锁的内部实现（简化版）
public class RedissonLock {// 锁的名称private String lockName;// 当前线程IDprivate String threadId;// 重入次数private int reentrantCount = 0;// 尝试获取锁public boolean tryLock(long waitTime, long leaseTime, TimeUnit unit) throws InterruptedException {long threadId = Thread.currentThread().getId();// 使用Hash结构存储锁信息// HSET lockName threadId 1Long currentLockCount = redisClient.hset(lockName, threadId, 1);if (currentLockCount == 0) {// 锁已存在，检查是否是当前线程持有String currentValueStr = redisClient.hget(lockName, threadId);if (currentValueStr != null) {int count = Integer.parseInt(currentValueStr);// 锁重入redisClient.hset(lockName, threadId, count + 1);reentrantCount = count + 1;return true;}return false;}// 设置锁的过期时间redisClient.expire(lockName, leaseTime, unit);reentrantCount = 1;return true;}// 释放锁public void unlock() {String threadId = Thread.currentThread().getId();// 获取当前锁的重入次数String currentValueStr = redisClient.hget(lockName, threadId);if (currentValueStr == null) {throw new IllegalMonitorStateException("attempt to unlock lock, not locked by current thread by node id: "+ threadId + " thread-id: " + Thread.currentThread().getId());}int count = Integer.parseInt(currentValueStr);if (count == 1) {// 完全释放锁redisClient.hdel(lockName, threadId);return;}// 减少重入次数redisClient.hset(lockName, threadId, count - 1);reentrantCount = count - 1;}
}

Redis其他实现分布式锁的方式

1. 基于Sorted Set实现公平锁
# 使用Sorted Set实现公平锁
def acquire_fair_lock(redis_client, lock_name, client_id, acquire_timeout=10):end_time = time.time() + acquire_timeoutwhile time.time() < end_time:# 使用当前时间戳作为分数timestamp = time.time()# ZADD命令添加成员，NX确保只有不存在时才添加result = redis_client.zadd(lock_name, {client_id: timestamp}, nx=True)if result:# 获取锁成功return True# 检查自己是否是队列中的第一个first_client = redis_client.zrange(lock_name, 0, 0)if first_client and first_client[0] == client_id:return Truetime.sleep(0.01)return False
2. 基于List实现分布式锁
# 使用List实现分布式锁
def acquire_lock_with_list(redis_client, lock_name, acquire_timeout=10):end_time = time.time() + acquire_timeoutwhile time.time() < end_time:# LPUSH返回列表的长度result = redis_client.lpush(lock_name, "locked")if result == 1:# 设置过期时间redis_client.expire(lock_name, 10)return Truetime.sleep(0.1)return False

总结

Redis实现分布式锁的核心思想是利用其原子操作和单线程特性。不同的实现方式适用于不同的场景：

  • 简单场景：使用SET命令的NX和EX参数
  • 复杂场景：使用Redisson等成熟框架
  • 高可靠性场景：使用RedLock算法

Redisson的分布式锁属于悲观锁范畴，同时支持可重入特性，是企业级应用中常用的分布式锁实现方案。在电商平台中，分布式锁是保障数据一致性和业务正确性的关键技术。以下是三个典型场景及实际开发中的使用方法：

实际应用场景

场景一：库存超卖控制

业务场景

用户下单时需要扣减库存，若多个用户同时购买同一商品，可能导致库存超卖（如库存1件，却被10个用户同时下单成功）。

分布式锁解决方案
# 使用Redis分布式锁防止库存超卖
def deduct_stock(product_id, quantity):lock_name = f"stock_lock:{product_id}"with redisson_client.getLock(lock_name):  # 获取分布式锁# 查询当前库存current_stock = redis_client.get(f"stock:{product_id}")if current_stock >= quantity:# 扣减库存redis_client.decr(f"stock:{product_id}", quantity)return Truereturn False
关键实现细节
  1. 锁粒度：使用商品ID作为锁名，确保同一商品的库存操作互斥
  2. 原子性：库存查询和扣减操作必须在锁内完成
  3. 超时设置：设置合理的锁超时时间（如30秒），防止死锁
实际开发注意事项
  • 使用Redisson的可重入锁，避免同一线程重复获取锁时阻塞
  • 结合Lua脚本进一步优化库存扣减逻辑，确保原子性
  • 库存预扣减机制：先扣减缓存库存，异步同步到数据库

场景二：订单防重复提交

业务场景

用户点击提交订单按钮后，由于网络延迟等原因可能重复提交，导致创建多个相同订单。

分布式锁解决方案
// 使用Redis分布式锁防止订单重复提交
public Response createOrder(OrderRequest request) {String orderToken = request.getOrderToken(); // 前端生成的唯一标识RLock lock = redissonClient.getLock("order:" + orderToken);try {// 尝试获取锁，1秒后自动释放boolean isLocked = lock.tryLock(100, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);if (!isLocked) {return Response.failure("请勿重复提交订单");}// 处理订单创建逻辑Order order = orderService.createOrder(request);return Response.success(order);} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();return Response.failure("系统繁忙，请稍后再试");} finally {if (lock.isHeldByCurrentThread()) {lock.unlock();}}
}
关键实现细节
  1. 唯一标识：前端生成唯一订单Token（如UUID），随请求一起传递
  2. 短超时：设置较短的锁超时时间（如1秒），防止用户正常操作被长时间阻塞
  3. 幂等性：结合数据库唯一索引，确保订单号唯一性
实际开发注意事项
  • 前端防抖处理：按钮点击后禁用，防止用户手动重复点击
  • 锁的粒度控制：按订单Token加锁，而非全局锁
  • 异常处理：确保锁在异常情况下仍能释放

场景三：促销活动限流与防超卖

业务场景

限时秒杀、优惠券领取等促销活动中，大量并发请求可能导致系统崩溃或资源超发。

分布式锁解决方案
# 使用Redis分布式锁和计数器实现秒杀限流
def seckill(product_id, user_id):lock_name = f"seckill_lock:{product_id}"with redisson_client.getLock(lock_name):# 检查活动是否结束if not is_activity_active(product_id):return "活动已结束"# 检查用户是否已参与if redis_client.sismember(f"seckill_users:{product_id}", user_id):return "每个用户限参与一次"# 检查库存stock = redis_client.get(f"seckill_stock:{product_id}")if stock <= 0:return "已售罄"# 扣减库存redis_client.decr(f"seckill_stock:{product_id}")# 记录用户参与redis_client.sadd(f"seckill_users:{product_id}", user_id)return "秒杀成功"
关键实现细节
  1. 双重检查：先检查库存再获取锁，减少锁竞争
  2. 用户限制：使用Set记录已参与用户，防止重复参与
  3. 库存预热：活动开始前将库存加载到Redis
  4. 异步处理：订单创建等耗时操作放入MQ异步处理
实际开发注意事项
  • 热点商品处理：对热门商品采用多节点RedLock或分段锁
  • 熔断机制：当并发过高时自动拒绝请求，保护系统
  • 降级策略：库存为0时直接返回，不再加锁

分布式锁在电商中的最佳实践

  1. 合理设置锁超时时间：根据业务处理时间设置合理的超时值，避免死锁
  2. 锁粒度控制：尽量使用细粒度锁（如按商品ID、订单ID），避免全局锁
  3. 异常处理：使用try-finally确保锁释放，或依赖Redisson的看门狗机制
  4. 性能优化：
    • 减少锁内操作时间
    • 使用读写锁分离读操作
    • 采用分段锁处理热点数据
  1. 监控与报警：监控锁的持有时间、等待队列长度等指标，及时发现异常

分布式锁是电商系统的重要组成部分，但需结合业务场景选择合适的实现方式，并注意性能与可靠性的平衡。

http://www.dtcms.com/wzjs/423248.html

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