面试题：在高并发场景下，Redis分布式锁解决MySQL并发写冲突可能面临的挑战及解决方案

可能遭遇的问题

锁失效问题
- 原因：
  - 锁过期：在高并发场景下，如果业务逻辑执行时间过长，超过了设置的锁过期时间，就会导致锁提前释放，其他线程或进程可能获取到锁，从而造成并发写冲突。
  - 网络延迟：在获取锁、释放锁等操作过程中，由于网络延迟，可能会出现客户端认为锁操作成功，但实际 Redis 服务端还未完成操作的情况。比如，A 客户端获取锁后网络延迟，锁过期，B 客户端获取到锁，此时 A 客户端网络恢复执行释放锁操作，却释放了 B 客户端的锁。
- 性能瓶颈：
  - 竞争激烈：超高并发场景下，大量请求同时竞争 Redis 分布式锁，会导致 Redis 服务器压力增大，网络带宽紧张，从而影响获取锁和释放锁的性能，甚至可能导致 Redis 服务出现响应延迟或不可用。
  - 锁粒度问题：如果锁的粒度设置不合理，比如过粗，会导致大量不必要的等待，降低系统并发性能；如果过细，又会增加锁的管理成本和获取锁的开销。

解决方案设计

针对锁失效问题的解决方案
- 延长锁过期时间并进行续约：
  - 设计原理：在获取锁时设置一个较长的过期时间，同时在业务逻辑执行过程中，开启一个定时任务（例如使用 Redisson 的看门狗机制），定期检查业务是否执行完成，如果未完成则延长锁的过期时间。这样可以避免业务执行时间过长导致锁提前释放。
  - 实施步骤：
    - 使用 Redis 的 SET 命令获取锁时，设置一个相对较长的过期时间，例如 SET lock_key value NX EX 300（300 秒过期）。
    - 在业务代码中，使用定时任务（如使用 Redisson 时，它会自动开启看门狗，默认每 10 秒检查一次锁并续约），如果业务未执行完，调用 Redis 的 EXPIRE 命令延长锁的过期时间。例如 EXPIRE lock_key 300。
- 解决网络延迟导致的锁误释放问题：
  - 设计原理：为每个锁设置一个唯一标识（例如使用 UUID），在释放锁时，先检查当前锁的标识是否与自己获取锁时的标识一致，只有一致才进行释放操作。这样可以避免因网络延迟导致误释放其他客户端的锁。
  - 实施步骤：
    - 在获取锁时，生成一个唯一标识，例如使用 UUID 生成一个字符串 uuid = java.util.UUID.randomUUID().toString()，然后将这个标识作为值存入 Redis，如 SET lock_key uuid NX EX 300。
    - 在释放锁时，先获取锁的值 GET lock_key，与自己保存的唯一标识进行比较，如果相同则执行释放锁操作，即 DEL lock_key。可以使用 Lua 脚本来确保这一系列操作的原子性，例如：

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

针对性能瓶颈问题的解决方案
- 优化锁竞争：
  - 设计原理：采用分布式限流的方式，在进入获取锁逻辑之前，先对请求进行限流，减少同时竞争锁的请求数量，从而降低 Redis 服务器的压力。还可以使用 Redis 的集群模式，将锁分散到多个节点上，提高锁的获取效率。
  - 实施步骤：
    - 分布式限流：使用 Redis 的 INCR 命令实现简单的计数器限流。例如，设置一个限流阈值为 100，在请求到达时，执行 INCR counter_key，如果返回值小于等于 100，则允许请求继续执行获取锁逻辑，否则拒绝请求并返回提示信息。可以结合 Lua 脚本实现原子性操作。
    - Redis 集群模式：将 Redis 部署为集群模式，客户端在获取锁时，根据锁的 key 进行哈希计算，定位到具体的 Redis 节点获取锁，避免所有请求都集中在一个 Redis 节点上。例如使用 Redis Cluster 模式，在客户端使用相应的集群客户端库（如 JedisCluster）进行操作。
- 优化锁粒度：
  - 设计原理：根据业务逻辑，合理划分锁的粒度。对于可以并行处理的业务部分，尽量细化锁的粒度，减少锁的竞争范围；对于必须串行处理的业务，适当增大锁的粒度，减少锁的管理开销。
  - 实施步骤：
    - 深入分析业务场景，确定哪些数据或操作可以并行处理。例如，在电商下单场景中，如果订单中的不同商品库存更新可以并行，那么可以为每个商品设置单独的锁，而不是为整个订单设置一把锁。在代码实现时，根据不同的业务逻辑，获取不同粒度的锁。对于细化锁粒度的情况，要注意避免死锁问题，合理设计获取锁的顺序和释放锁的逻辑。

面试题：在高并发场景下，Redis分布式锁解决MySQL并发写冲突可能面临的挑战及解决方案

知识考点

面试题答案

可能遭遇的问题

解决方案设计