如何使用 Redis 实现分布式锁
锁是我们在设计和实现大多数系统时绕不过的话题。一旦有竞争条件出现，在没有保护的操作的前提下，可能会出现不可预知的问题。
而现代系统大多为分布式系统，这就引入了分布式锁，要求具有在分布各处的服务上保护资源的能力。
而实现分布式锁，目前大多有以下三种方式：
- 使用数据库实现。
- 使用 Redis 等缓存系统实现。
- 使用 Zookeeper 等分布式协调系统实现。
其中 Redis 简便灵活，高可用分布式，且支持持久化。
设计锁
锁本身是很简单的，就是redis数据库中一个简单的key。建立和释放锁，并保证绝对的安全，是这个锁的设计比较棘手的地方。有两个潜在的陷阱：
建立锁
可能想到的最简单的方法是“用GET方法检查锁，如果锁不存在，就用SET方式设置一个值”。
这个方法虽然简单，但是不能保证独占锁。
回顾前面所说的第1个陷阱：因为在GET和SET操作之间有延迟，我们没法知道从“发送命令”到“redis服务器返回结果”之间的这段时间内是否有其他线程也去建立锁。当然，这些都在几毫秒之内，发生的可能性相当低。但是如果在一个繁忙的环境中运行着大量的并发线程和命令，重叠的可能性并不是微不足道的。
为了解决这个问题，应该用SETNX命令。SETNX消除了GET命令需要等待返回值的问题，SETNX只有在key不存在时才返回成功。这意味着只有一个线程可以成功运行SETNX命令，而其他线程会失败，然后不断重试，直到它们能建立锁。
释放锁
一旦线程成功执行了SETNX命令，它就建立了锁并且可以基于资源进行工作。工作完成后，线程需要通过删除redis的key来释放这个锁，从而允许其他线程能尽快的获取锁。
尽管如此，也有需要小心的地方！回顾前面说的第2个陷阱：如果线程crash了，它永远都不会删除redis的key，所以这个锁会一直存在，从而导致“饿死”现象。那么如何避免这个问题呢？
锁的存活时间
我们可以给锁加一个存活时间(TTL)，这样一旦TTL超时，这个锁的key会被redis自动删除。任何由于线程错误而遗留下来的锁在一个合适的时间之后都会被释放，从而避免了“饿死”。这纯粹是一个安全特性，更有效的方式仍然是确保尽量在线程里面释放锁。
可以通过PEXPIRE命令为Redis的key设置TTL，而且线程里可以通过MULTI/EXEC事务的方式在SETNX命令后立即执行，例如：
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| MULTI
SETNX lock-key
PEXPIRE 10000 lock-key
EXEC
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尽管如此，这会产生另外一个问题。PEXPIRE命令没有判断SETNX命令的返回结果，无论如何都会设置key的TTL。如果这个地方无法获取到锁或有异常，那么多个线程每次想获取锁时，都会频繁更新key的TTL，这样会一直延长key的TTL，导致key永远都不会过期。为了解决这个问题，我们需要Redis在一个命令里面处理这个逻辑。我们可以通过Redis脚本的方式来实现。
注意-如果不采用脚本的方式来实现，可以使用Redis 2.6.12之后版本SET命令的PX和NX参数来实现。为了考虑兼容2.6.0之前的版本，我们还是采用脚本的方式来实现。
Redis脚本
由于Redis支持脚本，我们可以写一个Lua脚本在Redis服务端运行多个Redis命令。应用程序通过一条EVALSHA命令就可以调用被Redis服务端缓存的脚本。这里强大的地方在于你的程序只需要运行一条命令(脚本)就可以以事务的方式运行多个redis命令，还能避免并发冲突，因为一个redis脚本同一时刻只能运行一次。
这是Redis里面一个设置带TTL的锁的Lua脚本：
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local key = KEYS[1]
local ttl = KEYS[2]
local content = KEYS[3]
local lockSet = redis.call('setnx', key, content)
if lockSet == 1 then
redis.call('pexpire', key, ttl)
end
return lockSet
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从这个脚本可以很清楚的看到，我们通过在锁上只运行PEXPIRE命令就解决了前面提到的“无休止的TTL”问题。
释放锁
原文中还缺少一个释放锁的脚本，如果一直依赖TTL来释放锁，效率会很低。Redis的SET操作文档就提供了一个释放锁的脚本：
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| if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1]
then
return redis.call("del", KEYS[1])
else
return 0
end
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应用程序中只要加锁的时候指定一个随机数或特定的value作为key的值，解锁的时候用这个value去解锁就可以了。当然，每次加锁时的value必须要保证是唯一的。