深度解析 Redis 如何实现分布式锁

在分布式系统中，分布式锁是控制多个进程对共享资源访问的关键机制。Redis 凭借其高性能、单线程特性及丰富的命令集，成为实现分布式锁的理想选择。

Redis 实现分布式锁主要基于 SETNX（SET if Not eXists）命令。该命令当且仅当键不存在时，才对键进行设置操作，返回 1；若键已存在，则不做任何操作，返回 0。利用这一特性，多个客户端尝试执行 SETNX 命令来获取锁，只有一个客户端能成功（返回 1），即获取到锁，其他客户端返回 0 表示获取失败。

然而，仅使用 SETNX 命令存在一些问题。例如，若获取锁的客户端出现故障，没有主动释放锁，那么这个锁将永远无法被其他客户端获取，造成死锁。为解决此问题，在设置锁时需添加一个过期时间。Redis 提供了 EXPIRE 命令来设置键的过期时间。当客户端获取锁成功后，立即使用 EXPIRE 为锁设置过期时间，这样即使客户端出现故障，锁也会在一定时间后自动释放。

但在高并发场景下，上述两步操作（SETNX 和 EXPIRE）并非原子性的。若 SETNX 成功后，EXPIRE 命令还未执行，客户端就崩溃了，依然会导致死锁。为了确保原子性，Redis 2.6.12 版本之后，SET 命令增加了一系列参数，可通过 SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX] 命令来实现原子性地设置锁并添加过期时间。

在释放锁时，也需要格外注意。不能简单地直接删除键，因为可能存在一个客户端获取锁并设置了过期时间，在过期时间内，该客户端处理任务时间过长，锁自动过期被其他客户端获取，此时若原客户端任务完成后直接删除锁，就会误删其他客户端的锁。所以，释放锁时，应先判断锁的标识是否与自己设置的一致，只有一致时才进行删除操作，这通常借助 Lua 脚本来保证操作的原子性。

Redis 实现分布式锁通过巧妙利用其命令特性，并不断优化解决各种潜在问题，为分布式系统提供了可靠的锁机制。