面试题：在高并发场景下，使用Redis SETNX实现分布式锁可能遇到哪些问题及如何解决

Question

假设存在一个高并发的业务场景，多个客户端同时竞争Redis分布式锁（基于SETNX命令实现）。请分析可能出现的诸如锁超时、惊群效应等问题，并提出对应的解决方案。

Answer 1

1. 锁超时问题

• 问题分析：在高并发场景下，当某个客户端获取到锁后，如果执行任务的时间超过了设置的锁超时时间，那么锁会自动释放。此时，其他客户端可能会获取到该锁，导致同一时间有多个客户端执行临界区代码，破坏数据一致性。
• 解决方案：
  • 延长锁的超时时间：在获取锁时，根据任务预计执行时间，合理设置一个较长的锁超时时间。但这种方法可能会导致在任务执行完后，锁长时间不释放，影响其他客户端获取锁的效率。
  • 使用“看门狗”机制：在获取锁的客户端中启动一个后台线程（或定时器），在锁快要过期时，如果任务还未执行完，自动延长锁的有效期。例如在Java中可以使用Redisson框架，它内部实现了看门狗机制，会在锁快要过期时，自动续约。

2. 惊群效应

• 问题分析：当Redis的分布式锁释放时，大量等待获取锁的客户端会同时收到通知去竞争锁，瞬间产生高并发请求，可能会对Redis服务器造成较大压力，甚至导致服务器性能下降或崩溃。
• 解决方案：
  • 使用公平锁：可以通过Redis的有序集合（Sorted Set）来实现公平锁。每个客户端在尝试获取锁时，向有序集合中添加一个带有唯一标识和时间戳的成员，通过比较成员的顺序来决定获取锁的先后顺序。这样可以避免所有客户端同时竞争锁，而是按照顺序依次获取锁。
  • 随机延迟重试：当客户端获取锁失败后，不是立即重试，而是等待一个随机的时间后再重试。这样可以分散客户端重试的时间点，避免大量客户端同时竞争锁，减轻Redis服务器的压力。例如，在Java中可以使用Thread.sleep((long)(Math.random() * 1000))来实现随机延迟。