面试题：Redis实现分布式锁的基本原理是什么

Question

请阐述Redis是如何实现分布式锁的，在实现过程中用到了哪些Redis的命令，以及这些命令是如何协同工作来保证锁的原子性的。

Answer 1

Redis实现分布式锁的方式

1. 基于SETNX命令：SETNX（SET if Not eXists）命令用于在键不存在时设置键的值。如果键已经存在，SETNX不做任何操作。在分布式锁场景中，多个客户端尝试使用SETNX来设置一个特定的锁键，只有第一个成功设置的客户端获得锁。
2. 设置过期时间：为了防止持有锁的客户端崩溃而导致锁永远无法释放，需要给锁键设置一个过期时间。可以在SETNX成功后，立即使用EXPIRE命令为键设置过期时间，或者在使用SET命令时直接设置过期时间。

用到的Redis命令

1. SETNX key value：尝试设置键的值，仅当键不存在时设置成功，返回1；若键已存在，设置失败，返回0。
2. EXPIRE key seconds：为键设置过期时间，以秒为单位。
3. SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]：这是一个更通用的命令，其中EX seconds用于设置键的过期时间（秒），PX milliseconds用于设置键的过期时间（毫秒），NX表示仅当键不存在时才设置键的值，XX表示仅当键已存在时才设置键的值。

命令协同工作保证原子性

1. SETNX和EXPIRE结合（非原子操作）：在早期版本中，使用SETNX设置锁键，然后使用EXPIRE设置过期时间。然而，这两个操作不是原子的，如果在SETNX成功后，EXPIRE执行前客户端崩溃，锁将永远不会过期。
2. 使用SET命令（原子操作）：现代Redis版本支持使用SET key value EX seconds NX这样的命令，它将设置值和设置过期时间合并为一个原子操作。这样可以确保在设置锁键的同时设置过期时间，从而保证了锁操作的原子性。多个客户端并发执行这个命令时，只有一个客户端能够成功设置锁键并获得锁，其他客户端将因为键已存在而设置失败，无法获得锁。