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Redis SETNX：分布式锁与原子性操作的核心

news 2025/5/22 6:21:36

SETNX 是 Redis 中的一个经典命令，全称是 Set if Not eXists（当键不存在时设置值）。它的核心作用是原子性地完成 “检查并设置” 操作，常用于分布式锁、防止重复提交等需要 “独占性” 的场景。

一、基本语法与返回值

命令格式：SETNX key value
作用：当 Redis 中不存在键 key 时，设置 key 的值为 value；若 key 已存在，则不执行任何操作。
返回值：
- 1：键不存在，设置成功。
- 0：键已存在，设置失败。

二、核心特性：原子性

SETNX 的最大价值是原子性。在多客户端并发请求时，Redis 会保证只有一个客户端能成功执行 SETNX（返回 1），其他客户端返回 0。这一特性使其成为早期实现分布式锁的核心工具。

三、典型应用场景

1. 分布式锁（早期方案）

在分布式系统中，多个服务可能同时操作同一资源（如库存扣减），需要通过分布式锁保证同一时间只有一个服务能执行操作。

加锁逻辑：
客户端 A 执行 SETNX lock_key unique_value，若返回 1，说明成功获取锁；其他客户端返回 0，需等待重试。
解锁逻辑：
客户端 A 完成操作后，执行 DEL lock_key 释放锁。

2. 防止重复操作（接口幂等性）

对于需保证幂等性的接口（如支付接口），可通过 SETNX 标记已处理的请求，避免重复执行。

示例：
客户端发起支付请求时，用 订单ID 作为 key 执行 SETNX order_12345 1。若返回 1，允许支付；若返回 0，说明已处理过该订单，直接返回结果。

3. 资源抢占（如分布式任务调度）

多个节点竞争执行某个定时任务时，可用 SETNX 标记任务已被抢占。

示例：
节点 A 执行 SETNX task_daily 1，若成功则执行任务；节点 B 执行时返回 0，跳过任务。

四、早期方案的局限性

虽然 SETNX 能实现基本的分布式锁，但存在以下缺陷：

1. 锁无法自动释放（死锁风险）

若客户端获取锁后崩溃（未执行 DEL 释放锁），lock_key 会永久存在，导致其他客户端无法获取锁（死锁）。

2. 无法原子设置过期时间

早期 Redis 版本（<2.6.12）中，SETNX 和 EXPIRE（设置过期时间）是两个独立命令，无法保证原子性。例如：

bash

SETNX lock_key 1  # 加锁成功（返回1）
EXPIRE lock_key 10  # 假设这一步失败（如 Redis 崩溃），锁永久存在

若 EXPIRE 执行失败，锁无法自动过期，仍会导致死锁。

五、现代替代方案：`SET` 命令扩展

为解决 SETNX 的缺陷，Redis 2.6.12 之后支持 SET 命令的扩展参数（如 NX、EX），可在一个命令中原子性完成 “设置值 + 设置过期时间”，替代 SETNX。

语法与优势

命令格式：SET key value NX EX seconds
- NX：等同于 SETNX（仅当键不存在时设置）。
- EX seconds：设置键的过期时间（秒）。
优势：
原子性保证 “加锁” 和 “设置过期时间” 同步完成，避免死锁。

示例：现代分布式锁实现

bash

# 加锁：设置锁键，30秒后自动过期（原子操作）
SET lock_key unique_value NX EX 30  # 解锁：仅当锁的值是当前客户端的标识时，才删除（避免误删其他客户端的锁）
if redis.call("GET", "lock_key") == "unique_value" thenreturn redis.call("DEL", "lock_key")
elsereturn 0
end