Redis使用setnx实现分布式锁及其问题、优化

本文介绍了使用Redis的setnx命令实现分布式锁的三种方式,并分析了潜在问题及优化措施。重点讨论了超时机制、锁的释放、并发竞争和时间同步等关键点,揭示了Redis单线程模型在处理锁问题上的优势。

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最近在工作中用到了分布式锁,然后查了很多分布式锁的实现方式。比较熟悉redis或者说,redis的用法比较简单,所以查了一下redis使用setnx实现分布式锁的方式。其中有一篇文章搜索到的次数最多,多到我不知道哪个是原创文章,就贴一下看到的链接吧https://blog.youkuaiyun.com/lihao21/article/details/49104695。

reids > setnx(key,value)  //设置key.

redis > delete(key)  //将key删除

当key存在的时候,设置会失败,返回-1。当key不存在的时候,设置成功,返回0。

实现方式一:

lock_key = "distribute_lock"
def get_lock():
      while True:
          lock = redis_client.setnx(lock_key,1)
          if lock: # 设置成功
            	break
          else:
           	 time.sleep(0.5)  #如果没有获取成功,等待0.5继续获取,当然这个地方你也可以设置重试次数。
	return True
if get_lock():
    # do your work,处理临界资源
    redis_client.delete(lock_key) //为防止死锁,处理完临界资源要及时释放锁。

可以看一下这个代码有什么问题?

问题出在了,最后锁的释放,假如在处理临界资源的过程中,进程挂掉了或者在执行删除操作的时候redis链接断掉了,那么这个分布式锁将永远得不到释放,进而产生死锁。所以接下来的优化是如果进程挂掉了,能够及时的释放锁,你想到了什么?超时机制。

实现方式二:

为了避免出现方式一的问题,所以加入了超时机制。

setnx(key, <current Unix time + lock timeout + 1>)

本质就是将key的value值设置成一个超时时间,按照方式一流程:

lock_key = "distribute_lock"
def get_lock():
    while True:
      lock = redis_client.setnx(lock_key,<now_time+ lock timeout + 1>) # 直接设置成功
      if lock: # 设置成功
      		break
      now_time = <current Unix time + lock timeout 
### Redis SETNX 实现可重入分布式锁 #### 可重入分布式锁的概念 可重入是指同一个线程可以多次获取同一把而不会发生死的情况。这种特性允许在一个方法调用另一个加的方法时,能够正常执行而不被自己阻塞。 在 Redis 中,通过 `SETNX` 命令配合其他逻辑可以实现这一功能。具体来说,可以通过为每个设置唯一的标识符(通常是一个随机字符串),并记录当前持有的线程 ID 或者请求方的信息来支持可重入性[^1]。 --- #### 使用 SETNX 和唯一标识符实现可重入 为了使具备可重入能力,需要满足以下几个条件: 1. 必须绑定到特定的客户端实例上。 2. 客户端尝试再次获取已持有的时不应失败。 3. 当某个客户端释放时,只有该客户端才能成功解。 以下是具体的实现方式: - **创建时**:使用 `SETNX` 设置键值对,并附带一个唯一标识符作为值。如果键已经存在,则表示已被占用;否则,成功创建。 - **验证归属权**:每次操作前都需要确认当前是否由本客户端持有(即比较存储的值与本地保存的唯一标识符)。 - **增加计数器**:对于同一线程重复获取相同名称的,在内存中维护一个计数器变量用于跟踪嵌套层数。 - **删除时**:仅当计数器减至零时才真正移除 Redis 上对应的键。 --- #### Java 代码示例 以下展示了一个基于 Jedis 库的简单实现方案: ```java import redis.clients.jedis.Jedis; public class ReentrantRedisLock { private final String lockKey; private final String identifier; // 唯一标识符 private int reentryCount = 0; // 记录重入次数 private static final long LOCK_EXPIRE_TIME_MS = 10 * 1000L; // 过期时间 (毫秒) public ReentrantRedisLock(String lockKey, String identifier) { this.lockKey = lockKey; this.identifier = identifier; } /** * 尝试获取 */ public boolean tryAcquire(Jedis jedis) { if (reentryCount > 0) { // 如果已经是定状态则直接更新计数器 reentryCount++; System.out.println("Reentered the lock."); return true; } String result = jedis.set(lockKey, identifier, "NX", "PX", LOCK_EXPIRE_TIME_MS); if ("OK".equals(result)) { // 成功获取 reentryCount = 1; System.out.println("Successfully acquired the lock."); return true; } else { String currentIdentifier = jedis.get(lockKey); // 获取现有的拥有者ID if (identifier.equals(currentIdentifier)) { // 若发现此属于当前进程,则视为重新进入 reentryCount++; System.out.println("Reentered an already held lock."); return true; } else { System.out.println("Failed to acquire the lock as it is owned by another process."); return false; } } } /** * 释放 */ public void release(Jedis jedis) { if (reentryCount <= 0) { throw new IllegalStateException("Cannot release a non-acquired or fully released lock"); } reentryCount--; if (reentryCount == 0) { // 只有最后一次退出时才会实际清除 String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " + "return redis.call('del', KEYS[1]) " + "else " + "return 0 end"; Object evalResult = jedis.eval(script, java.util.Collections.singletonList(lockKey), java.util.Collections.singletonList(identifier)); if ((Long)evalResult != 1L){ System.err.println("Warning: Failed to delete lock due to mismatched identifiers!"); } else{ System.out.println("Released the lock successfully."); } } else { System.out.println("Decrementing reentry count but not releasing yet..."); } } } ``` 上述代码片段展示了如何利用 Redis 的 `SETNX` 结合 Lua 脚本来安全地管理可重入及其生命周期[^2][^3]。 --- #### 注意事项 1. **超时保护**:为了避免死风险,建议始终设定合理的自动失效期限 (`EXPIRE`) 来防止因程序崩溃而导致永久挂起的现象。 2. **高并发场景下的优化**:考虑到网络延迟等因素可能影响性能表现,应考虑批量处理指令或将多个相关联的动作封装成单次事务提交给服务器执行。 ---
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