Redis实现分布式锁的7种方案

Redis 是高性能的内存数据库，它的 原子操作 和 过期机制 特别适合实现分布式锁。在分布式系统中，合理的 Redis 分布式锁可以保证多个服务对共享资源的互斥访问。下面总结 7 种常见 Redis 分布式锁实现方案，并分析优缺点。

1️⃣ SETNX + EXPIRE（最基础方案）

实现思路：

• 使用 SETNX（Set if Not eXists）设置锁 key，如果 key 不存在则成功获取锁。
• 再设置 EXPIRE 设置锁过期时间，避免死锁。
• 释放锁时使用 DEL 删除 key。

SETNX lock_key request_id
EXPIRE lock_key 10   -- 设置10秒过期

-- 释放锁
if redis.get(lock_key) == request_id then
    DEL lock_key
end

优点：

• 实现简单，原子性较高。

缺点：

• SETNX 与 EXPIRE 不是原子操作，可能在服务崩溃时造成死锁。
• 锁释放存在误删风险（必须用唯一标识 request_id 防止误删）。

2️⃣ SET NX PX + 原子操作（推荐方案）

实现思路：

• Redis 2.6.12+ 支持 SET key value NX PX milliseconds：
  • NX：不存在时设置
  • PX：设置过期时间
• 该命令是原子操作，同时完成锁和过期时间设置。

SET lock_key request_id NX PX 10000

• 释放锁依然使用 Lua 脚本保证原子性：

if redis.get(KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.del(KEYS[1])
else
    return 0
end

优点：

• 原子性好，不会出现死锁。
• 简单且实用，推荐使用。

3️⃣ Redisson 框架实现分布式锁

实现思路：

• Redisson 是基于 Redis 的高性能分布式工具，提供了 RLock 接口。
• 内部使用 SET NX PX 并自动续期。
• 支持可重入锁、公平锁、读写锁等。

val lock = redisson.getLock("myLock")
lock.lock(10, TimeUnit.SECONDS)  // 自动释放
try {
    // 业务处理
} finally {
    lock.unlock()
}

优点：

• 功能丰富，支持高级特性。
• 自动续期和超时，减少死锁风险。

缺点：

• 引入额外依赖，性能略低于直接使用 Redis 命令。

4️⃣ RedLock 算法（推荐分布式场景）

实现思路：

• Redis 官方推荐的分布式锁算法。
• 在 多个 Redis 实例 上尝试加锁，只有获得大多数节点锁才算成功。
• 使用 SET NX PX 实现。

优点：

• 高可用，单点故障不会导致整个锁失效。
• 适合跨机房、分布式高可用场景。

缺点：

• 实现复杂，需要多个 Redis 实例。
• 在网络抖动情况下可能出现锁漂移。

5️⃣ WATCH + MULTI/EXEC（事务实现锁）

实现思路：

• 使用 Redis 的 乐观锁机制。
• WATCH 监控锁 key，确保在事务执行期间 key 没有变化。
• 使用 MULTI / EXEC 提交原子操作。

WATCH lock_key
if redis.get(lock_key) == nil then
    MULTI
    SET lock_key request_id
    EXPIRE lock_key 10
    EXEC
end

优点：

• 利用 Redis 事务保证操作原子性。
• 避免多个客户端竞争锁时覆盖问题。

缺点：

• 复杂，效率比 SET NX PX 低。
• 乐观锁可能导致重试次数过多。

6️⃣ 自旋锁（Spin Lock）

实现思路：

• 通过循环尝试获取锁，直到成功或超时。
• 适合短时间操作，避免阻塞线程。

while (true) {
    val result = jedis.set("lock", requestId, "NX", "PX", 10000)
    if (result == "OK") break
    Thread.sleep(50)  // 等待一段时间后重试
}

优点：

• 简单易实现。
• 可避免瞬时冲突导致锁失败。

缺点：

• 频繁循环消耗 CPU，不适合长时间持锁。
• 需要合理设置等待时间和超时时间。

7️⃣ 带续期的自动锁（Watchdog / TTL 自动续期）

实现思路：

• 锁过期时间过短，可能在业务处理未完成时被释放。
• 可以通过 Watchdog 或后台协程自动延长 TTL，确保业务完成。
• Redisson 内部默认实现了 Watchdog。

示例：

val lock = redisson.getLock("myLock")
lock.lock()  // 无需指定时间，Redisson Watchdog 会自动续期

优点：

• 避免锁过期导致业务未完成就被释放。
• 简化业务逻辑，无需手动续期。

缺点：

• 增加 Redis 消息传输，略微增加开销。

✅ 总结对比表