利用Redis灵活掌握三种锁机制（redis的三种锁）

利用Redis灵活掌握三种锁机制

在高并发场景下，锁机制是必不可少的。Redis作为一个高性能的内存数据库，具有极佳的性能表现，很适合作为分布式锁的解决方案之一。在本文中，我们将介绍利用Redis实现三种常见的分布式锁机制。

1. 基于SETNX指令实现的分布式锁

SETNX是Redis的一个原子操作，可以保证只有一个客户端能够成功的调用SETNX方法并获得锁，其他客户端则会失败。使用SETNX步骤如下：

1. 先判断是否可以获得锁。

2. 如果可以获得锁，就执行相关业务。

3. 释放锁。

代码示例：

def acquire_lock(conn, lock_name, acquire_timeout=10, lock_timeout=10):
    # 产生一个唯一的随机值，用作锁的标识符
    identifier = str(uuid.uuid4())
    # 锁的重试次数
    lock_retries = int(acquire_timeout / 0.1)
    lock_timeout = int(lock_timeout)
    # 循环尝试获得锁
    while lock_retries > 0:
        if conn.setnx(lock_name, identifier):
            # 设置锁的过期时间
            conn.expire(lock_name, lock_timeout)
            return identifier
        elif not conn.ttl(lock_name):
            conn.expire(lock_name, lock_timeout)
        time.sleep(0.1)
        lock_retries -= 1
    return False

2. 基于RedLock算法实现的分布式锁

使用RedLock算法可以保证多个Redis节点上的锁实现原子性。RedLock算法的基本思路是首先在每个Redis节点上请求锁，然后判断是否大部分的Redis节点都请求到了锁，最后取得锁的节点会将其它节点上的锁释放掉，确保整个加锁过程的原子性。

代码示例：

from redis import Redis
from redis.exceptions import ConnectionError
import time
def redlock(conn, lock_name, acquire_timeout=10, lock_timeout=10, retry_times=5):
    redis_list = [
        Redis(host='localhost', port=6380, db=0),
        Redis(host='localhost', port=6381, db=0),
        Redis(host='localhost', port=6382, db=0),
        Redis(host='localhost', port=6383, db=0),
        Redis(host='localhost', port=6384, db=0),
        Redis(host='localhost', port=6385, db=0),
    ]
    lock_retries = int(acquire_timeout / 0.1)
    lock_timeout = int(lock_timeout)
    delay = 0.01 + int(time.time() * 1000) % 10 / 1000
    while lock_retries > 0:
        n = 0
        for redis_conn in redis_list:
            try:
                if redis_conn.set(lock_name, '1', ex=lock_timeout, nx=True):
                    n += 1
            except ConnectionError:
                pass
            if n > len(redis_list) / 2:
                return True
        time.sleep(delay)
        lock_retries -= 1
    for redis_conn in redis_list:
        try:
            if redis_conn.get(lock_name) == '1':
                redis_conn.delete(lock_name)
        except ConnectionError:
            pass
    return False

3. 基于Semaphore信号量实现的分布式锁

Semaphore是Redis提供的一种计数器，可以通过P操作和V操作来减小或增加计数器的值。利用Semaphore对锁的计数可以进行粒度控制，从而发挥互斥的作用。

代码示例：

def acquire_semaphore(conn, sem_name, sem_limit, acquire_timeout=10):
    identifier = str(uuid.uuid4())
    now_time = time.time()
    pipeline = conn.pipeline(True)
    pipeline.zremrangebyscore(sem_name, '-inf', now_time - acquire_timeout)
    pipeline.zadd(sem_name, {identifier: now_time})
    pipeline.zrank(sem_name, identifier)
    if pipeline.execute()[-1] 
        return identifier
    conn.zrem(sem_name, identifier)
    return False

总结：

本文介绍了利用Redis实现三种常见的分布式锁机制：基于SETNX指令实现的分布式锁、基于RedLock算法实现的分布式锁和基于Semaphore信号量实现的分布式锁。在实际的应用场景中，需要根据实际需求选择合适的锁机制，将锁设计得合理并发挥其应有的互斥作用，才能更好地应对高并发带来的问题。