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Redis分布式锁应用（实现+原理）

 
在分布式系统中，当不同进程或线程一起访问共享资源时，会造成资源争抢，如果不加以控制的话，就会引发程序错乱。此时使用分布式锁能够非常有效的解决这个问题，它采用了一种互斥机制来防止线程或进程间相互干扰，从而保证了数据的一致性。

提示：如果对分布式系统这一概念不清楚，可参考百度百科《分布式系统》，简而言之，它是一种架构、一种模式。

Redis分布式锁介绍

分布式锁并非是 Redis 独有，比如 MySQL 关系型数据库，以及 Zookeeper 分布式服务应用，它们都实现分布式锁，只不过 Redis 是基于缓存实现的。

Redis 分布式锁有很对应用场景，举个简单的例子，比如春运时，您需要在 12306 上抢购回家火车票，但 Redis 数据库中只剩一张票了，此时有多个用户来预订购买，那么这张票会被谁抢走呢？Redis 服务器又是如何处理这种情景的呢？在这个过程中就需要使用分布式锁。

Redis 分布式锁主要有以下特点：
  • 第一：互斥性是分布式锁的重要特点，在任意时刻，只有一个线程能够持有锁；
  • 第二：锁的超时时间，一个线程在持锁期间挂掉了而没主动释放锁，此时通过超时时间来保证该线程在超时后可以释放锁，这样其他线程才可以继续获取锁；
  • 第三：加锁和解锁必须是由同一个线程来设置；
  • 第四：Redis 是缓存型数据库，拥有很高的性能，因此加锁和释放锁开销较小，并且能够很轻易地实现分布式锁。

注意：一个线程代表一个客户端。

Redis分布式锁命令

分布式锁的本质其实就是要在 Redis 里面占一个“坑”，当别的进程也要来占时，发现已经有人蹲了，就只好放弃或者稍做等待。这个“坑”同一时刻只允许被一个客户端占据，也就是本着“先来先占”的原则。

1) 常用命令

Redis 分布式锁常用命令如下所示：
  • SETNX key val：仅当key不存在时，设置一个 key 为 value 的字符串，返回1；若 key 存在，设置失败，返回 0；
  • Expire key timeout：为 key 设置一个超时时间，以 second 秒为单位，超过这个时间锁会自动释放，避免死锁；
  • DEL key：删除 key。

上述 SETNX 命令相当于占“坑”操作，EXPIRE 是为避免出现意外用来设置锁的过期时间，也就是说到了指定的过期时间，该客户端必须让出锁，让其他客户端去持有。

但还有一种情况，如果在 SETNX 和 EXPIRE 之间服务器进程突然挂掉，也就是还未设置过期时间，这样就会导致 EXPIRE 执行不了，因此还是会造成“死锁”的问题。为了避免这个问题，Redis 作者在 2.6.12 版本后，对 SET 命令参数做了扩展，使它可以同时执行 SETNX 和 EXPIRE 命令，从而解决了死锁的问题。

直接使用 SET 命令实现，语法格式如下： 
SET key value [expiration EX seconds|PX milliseconds] [NX|XX]
  • EX second：设置键的过期时间为 second 秒。 SET key value EX second 效果等同于 SETEX key second value 。
  • PX millisecond：设置键的过期时间为毫秒。SET key value PX millisecond 效果等同于 PSETEX key millisecondvalue 。
  • NX：只在键不存在时，才对键进行设置操作。 SET key value NX 效果等同于 SETNX key value 。
  • XX：只在键已经存在时，才对键进行设置操作。

2) 命令应用

下面进行简单的命令演示： 
127.0.0.1:6379> SETNX WEBNAME www.biancheng.net
(integer) 1
127.0.0.1:6379> EXPIRE WEBNAME 60
(integer) 1
127.0.0.1:6379> GET WEBNAME
"www.biancheng.net"
127.0.0.1:6379> TTL WEBNAME
(integer) 33
127.0.0.1:6379> SET name www.biancheng.net EX 60 NX
OK