Redis缓存怎么帮分布式锁提速，聊聊缓存和锁的那些事儿

说到Redis缓存怎么帮分布式锁提速，咱们得先聊聊没有它的时候，锁是怎么一回事儿，想象一下，在一个大公司里，财务部的报销系统只有一台老旧的打印机（来源：单机应用时代的共享资源），每当有员工要打印报销单，大家就得排队，先到先得，这个过程就像单机程序里的“锁”，保证同一时间只有一个人能用打印机,不会打错乱。

但公司越做越大，报销系统从一个部门用，变成了全国几十个分公司一起用（来源：分布式系统兴起的背景），这下麻烦了，打印机还是只有一台，但抢着用的人遍布各地，如果还按老办法，每个分公司的系统都觉得自己是第一个点击“打印”的，那财务部的打印机非得打冒烟不可，数据肯定乱套，这就是分布式环境下的“共享资源竞争”问题。

这时候，就需要一个“分布式锁”，这个锁的核心思想很简单：找一个大家都能访问的“公证人”，谁想用那个关键资源（比如打印机，或者数据库里某一行数据），就得先到这个公证人那里领一个“许可证”，领到了，你才能去操作；操作完了，得把许可证还回去，让别人能领，这个公证人，必须是一个对所有请求者来说都是“中心化”的、能保证“唯一性”的东西。

Redis，作为一个高性能的内存数据存储，就特别适合来当这个“公证人”（来源：Redis特性在分布式锁中的应用），它为啥能帮分布式锁提速呢？主要体现在几个方面：

第一，速度是硬道理，Redis的数据主要放在内存里，读写速度极快，通常是微秒级别的，这意味着，申请锁、释放锁这个原本可能要去慢吞吞的数据库里折腾半天的操作，现在变得像闪电一样快，锁的粒度可以更细，比如以前可能要给整个报表功能加锁，现在可以精确到只锁某一条报销记录，这样其他记录还能被同时处理，系统的整体处理能力（并发度）就大大提升了，这就好比，以前报销要锁整个财务室，现在只需要锁放那个报销单的文件夹,其他人照样可以进财务室办别的事。

第二，简单的命令实现锁的核心逻辑，Redis提供了像SETNX（SET if Not eXists）这样的命令，天生就是为锁设计的，某个客户端可以用SETNX lock_key unique_value来尝试获取锁，如果返回成功（1），说明之前没人占着锁，你抢到了；如果返回失败（0），说明锁已经被别人拿走了，你得等着或者放弃，这种原子操作避免了复杂的判断过程，非常高效，虽然一个完整的生产级分布式锁还需要考虑超时时间、避免死锁、释放锁的安全性（比如用Lua脚本保证原子性）等问题,但其高速的基石就是这些简单的原子命令。

第三，自动过期机制防止死锁，一个好的锁不能永远被占用，万一那个拿到锁的客户端崩溃了，没来得及释放锁，资源不就永远被锁死了吗？Redis可以给锁的key设置一个过期时间（TTL），比如5秒，这样即使客户端崩溃，5秒后锁也会自动释放，其他客户端就能继续竞争了，保证了系统的“自愈”能力，这个设置过期时间的操作，在现代Redis版本中也能和设置锁的值在一个原子命令里完成,既安全又快速。

你看，Redis缓存通过其内存级的访问速度、简单高效的原子命令以及灵活的过期机制，极大地加速了分布式锁的获取和释放过程，它让原本在分布式环境下变得笨重、容易出错的同步操作，变得轻快、可靠。

但话说回来，用了Redis缓存做分布式锁，也不是一劳永逸，它自己也有些“事儿”要操心（来源：分布式锁的挑战与Redis的局限性），在Redis主从切换的极特殊情况下，可能会出现问题：客户端在旧主节点上拿到了锁，但锁还没来得及同步到新主节点，旧主节点就宕机了，此时另一个客户端可能又从新主节点上拿到了同一个锁，导致锁“失效”了，为了解决这种极端情况，社区还有像RedLock这样的算法,但同时也带来了更高的复杂性。

缓存和锁在分布式系统中是一对好搭档，缓存的本职工作是存数据加速读，但它天生的特性（快、有原子操作、能过期）让它“兼职”做分布式锁的仲裁者时，表现出色，显著提升了分布式系统的并发性能和响应速度，技术没有银弹，理解了它的提速原理，也要知晓其边界和挑战,这样才能用得恰到好处。