Redis樂觀鎖詳解

一、樂觀鎖概述

樂觀鎖是一種並發控制機制，它假定在數據變更時不會有衝突發生，因此不會像悲觀鎖一樣在操作時先加鎖。

在Redis中，樂觀鎖常用於多線程、多用戶同時操作同一個數據的場景，例如秒殺、搶購、投票等。

二、Redis實現樂觀鎖的常用方法

1. WATCH/MULTI/EXEC

Redis通過 WATCH/MULTI/EXEC 指令實現樂觀鎖。這種方式基於事務，所以必須使用 Redis 2.0.0 版本以上才能使用。它的具體實現步驟如下：

// PHP代碼示例
$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);

$key = 'goods_1001';
$quantity = 10;

$redis->watch($key); // 監聽商品庫存
$currentQuantity = $redis->get($key);
if ($currentQuantity unwatch(); // 取消監聽
    echo '庫存不足';
} else {
    $redis->multi(); // 開啟事務
    $redis->decrby($key, $quantity); // 減少商品庫存
    $redis->exec(); // 提交事務
    echo '扣減成功';
}

2. Redis分散式鎖

分散式鎖基於SETNX（SET if Not eXists）指令實現。使用 SETNX 可以在Redis中創建一個不存在的Key，如果該Key已存在，則設置失敗，返回0，設置成功返回1。

在使用Redis分散式鎖時，應該注意以下問題：

（1）由於每個客戶端都是獨立的，所以在執行一個操作時可能會有多個客戶端同時重複執行。我們需要解決相互之間的干擾。

（2）如果Redis分散式鎖的Key在SETNX後會因某種原因過期，那麼仍然存在多個進程同時競爭鎖的情況。

// PHP代碼示例
$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);

$key = 'lock_key';
$value = uniqid(); // 生成唯一值作為鎖的值
$expire = 10; // 鎖過期時間，單位為秒

if ($redis->setnx($key, $value)) { // SETNX創建Key
    $redis->expire($key, $expire); // 設置Key過期時間
    echo '加鎖成功';
    // TODO：執行業務邏輯
    $redis->del($key); // 釋放鎖
} else {
    echo '加鎖失敗';
}

三、實戰應用：Redis實現秒殺系統

下面結合Redis實現秒殺系統，以更形象地認識樂觀鎖。

假設有100個商品，每個用戶最多能夠購買3個，當庫存不足時不允許繼續購買。

系統的實現思路如下：

（1）使用 Redis 分散式鎖保證操作的同步。

（2）在 Redis 中存儲每個用戶的購買次數。

（3）通過 Redis 事務，先鎖定 Redis 中的庫存和用戶購買次數，再判斷庫存和用戶購買次數是否充足，若充足扣減庫存和購買次數。

// PHP代碼示例
$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);

$key = 'goods_1001';
$quantity = 10;

$user_id = 101;
$user_key = "user_{$user_id}";
$user_limit = 3;

$lock_key = 'lock_key';
$lock_expire = 10;

// 獲取分散式鎖
while (!$redis->setnx($lock_key, uniqid())) {
    usleep(1000); // 暫停1ms再次嘗試
}
$redis->expire($lock_key, $lock_expire);

// 判斷商品庫存是否充足
$redis->watch($key, $user_key);
$currentQuantity = $redis->get($key);
$currentUserLimit = $redis->get($user_key) ?? 0;
if ($currentQuantity >= $quantity && $currentUserLimit multi();
    $redis->incrby($user_key, 1); // 記錄用戶購買次數+1
    $redis->decrby($key, $quantity); // 商品庫存-10
    // 執行Redis事務
    $res = $redis->exec();
    if ($res) {
        echo '購買成功';
    } else {
        echo '購買失敗';
    }
} else {
    echo '購買失敗，庫存不足或購買次數已達上限';
}
$redis->del($lock_key); // 釋放分散式鎖

總結

本文詳細介紹了Redis樂觀鎖的實現方式，其中包括使用 Redis 事務和 Redis 分散式鎖兩種方式。在實際應用中，需要根據具體業務場景選擇合適的方式來實現樂觀鎖。希望能對讀者有所幫助。