面试题：Redis中如何利用SET命令扩展参数实现分布式锁及有哪些优势

Question

请阐述在Redis中使用SET命令扩展参数来实现分布式锁的具体步骤，并说明相较于其他实现方式，这种做法具有哪些优势。

Answer 1

使用SET命令扩展参数实现分布式锁的步骤：

1. 获取锁：使用SET key value NX PX milliseconds命令。其中key是锁的标识，在分布式系统中全局唯一；value一般为一个随机值，用于标识当前获取锁的客户端，以便后续解锁操作；NX表示只有当key不存在时才进行设置操作，保证了锁的原子性获取；PX milliseconds设置锁的过期时间（以毫秒为单位），防止因客户端崩溃等原因导致锁无法释放。例如：SET lock_key unique_value NX PX 10000，表示获取名为lock_key的锁，设置值为unique_value，如果锁不存在则设置成功且锁的过期时间为10秒。
2. 业务操作：当获取锁成功后，客户端即可执行需要加锁保护的业务逻辑。
3. 释放锁：客户端完成业务操作后，需要释放锁。通过使用Lua脚本来保证解锁操作的原子性。Lua脚本首先检查锁的value是否与当前客户端设置的unique_value一致，如果一致则执行DEL key命令删除锁。示例Lua脚本如下：

if redis.call("GET",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("DEL",KEYS[1])
else
    return 0
end

通过EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]命令执行该Lua脚本，numkeys为键的数量，key为锁的key，arg为设置锁时的unique_value。

相较于其他实现方式的优势：

1. 原子性：SET命令扩展参数NX选项确保了锁的获取操作是原子的，避免了并发情况下多个客户端同时获取到锁的问题。
2. 简单高效：实现方式相对简单，不需要引入复杂的分布式协调机制或中间件。仅通过Redis的基本命令和Lua脚本就能完成锁的获取与释放，减少了系统复杂度和维护成本。
3. 灵活性：可以通过设置不同的过期时间来满足不同业务场景的需求。例如对于短时间的操作可以设置较短的过期时间，减少锁的持有时间，提高系统并发性能；对于长时间的操作则可以设置较长的过期时间，确保业务操作完成。
4. 支持高并发：Redis本身是一个高性能的内存数据库，具备处理高并发请求的能力。使用Redis实现分布式锁能够很好地适应高并发的分布式系统环境，提供高效的锁服务。