SETNX 是 Redis 提供的一種原子操作，全稱是 “SET if Not eXists”，用于在指定的鍵不存在時(shí)設(shè)置鍵值，并返回操作結(jié)果。它是實(shí)現(xiàn)分布式鎖和冪等性控制的核心工具之一。

1. SETNX 的基本功能

語(yǔ)法

SETNX key value

• key：需要設(shè)置的鍵。
• value：需要設(shè)置的值。

返回值

• 1：如果鍵不存在，設(shè)置成功。
• 0：如果鍵已經(jīng)存在，不執(zhí)行任何操作。

使用示例

SETNX lock_key "123"

執(zhí)行結(jié)果

• 如果 lock_key 不存在，則設(shè)置鍵值為 "123"，并返回 1。
• 如果 lock_key 已存在，則不執(zhí)行任何操作，返回 0。

2. SETNX 的特性

• 原子性：

  • SETNX 是 Redis 的原子操作，多個(gè)客戶端并發(fā)訪問時(shí)，只會(huì)有一個(gè)操作成功。

• 冪等性：

  • 如果鍵已存在，則后續(xù)的 SETNX 調(diào)用不會(huì)影響當(dāng)前值。

• 輕量級(jí)鎖：

  • SETNX 常用于實(shí)現(xiàn)分布式鎖，通過確保某個(gè)鍵唯一存在來鎖定資源。

3. 結(jié)合 EXPIRE 的分布式鎖

SETNX 本身不能設(shè)置過期時(shí)間，因此為了避免死鎖問題（如客戶端異常未釋放鎖），可以結(jié)合 EXPIRE 設(shè)置鎖的自動(dòng)過期時(shí)間。

問題

• 如果一個(gè)客戶端使用 SETNX 獲取鎖，卻因異常無(wú)法釋放鎖，其他客戶端可能會(huì)永遠(yuǎn)無(wú)法獲取鎖。

解決方案 1：SETNX + EXPIRE

• 使用 SETNX 設(shè)置鎖。
• 如果鎖設(shè)置成功，立即設(shè)置過期時(shí)間。

if redis.call("SETNX", KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then
    redis.call("EXPIRE", KEYS[1], ARGV[2])
    return 1
else
    return 0
end

缺點(diǎn)：

• SETNX 和 EXPIRE 是兩個(gè)獨(dú)立操作，在高并發(fā)情況下可能出現(xiàn)非原子性問題。

解決方案 2：SETNX 改用 SET（推薦）

Redis 提供了改進(jìn)版本的 SET 命令，可以直接設(shè)置鍵值并附加過期時(shí)間：

SET key value NX EX seconds

• NX：表示僅當(dāng)鍵不存在時(shí)才執(zhí)行設(shè)置操作（相當(dāng)于 SETNX）。
• EX seconds：設(shè)置過期時(shí)間，單位為秒。

示例

SET lock_key "123" NX EX 10

• 如果 lock_key 不存在，設(shè)置值為 "123"，且鍵將在 10 秒后過期。

優(yōu)點(diǎn)

• 原子操作，無(wú)需再單獨(dú)調(diào)用 EXPIRE。

4. 使用 SETNX 實(shí)現(xiàn)分布式鎖

SETNX 的一個(gè)典型應(yīng)用是分布式鎖，保證在分布式系統(tǒng)中對(duì)共享資源的互斥訪問。

4.1 基本實(shí)現(xiàn)

• 獲取鎖：

  • 使用 SETNX 嘗試設(shè)置一個(gè)鍵。
  • 設(shè)置成功，表示成功獲取鎖。

• 釋放鎖：

  • 檢查當(dāng)前鎖是否屬于自己（通過唯一標(biāo)識(shí)區(qū)分），如果是，則刪除鎖。

實(shí)現(xiàn)邏輯

String lockKey = "lock_key";
String requestId = UUID.randomUUID().toString();
int expireTime = 10;

// 獲取鎖
if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, requestId, expireTime, TimeUnit.SECONDS)) {
    try {
        // 處理業(yè)務(wù)邏輯
    } finally {
        // 釋放鎖
        if (requestId.equals(redisTemplate.opsForValue().get(lockKey))) {
            redisTemplate.delete(lockKey);
        }
    }
} else {
    // 獲取鎖失敗
    System.out.println("Lock is already held by another process.");
}

4.2 Lua 腳本保證原子性

為了確保釋放鎖的操作是原子的，可以使用 Lua 腳本完成判斷和刪除：

if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del", KEYS[1])
else
    return 0
end

調(diào)用示例

String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
                "return redis.call('del', KEYS[1]) " +
                "else return 0 end";
redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script, Long.class), 
                      Collections.singletonList(lockKey), requestId);

5. SETNX 的典型應(yīng)用場(chǎng)景

5.1 分布式鎖

• 確保資源互斥訪問，防止并發(fā)修改造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

5.2 請(qǐng)求去重

• 對(duì)同一用戶的重復(fù)請(qǐng)求設(shè)置唯一標(biāo)識(shí)，防止重復(fù)處理。
• 示例：使用 SETNX 設(shè)置請(qǐng)求 ID，只有第一次請(qǐng)求會(huì)被處理。

5.3 冪等性控制

• 確保某些操作（如支付、扣款）不會(huì)因重復(fù)請(qǐng)求而執(zhí)行多次。

6. SETNX 的優(yōu)缺點(diǎn)

7. SETNX 的改進(jìn)建議

• 盡量使用 SET key value NX EX seconds 替代 SETNX：

  • 提供了原生的過期時(shí)間設(shè)置，簡(jiǎn)化了分布式鎖的實(shí)現(xiàn)。

• 結(jié)合 Lua 腳本：

  • 使用 Lua 腳本處理復(fù)雜邏輯，保證操作的原子性。

• 監(jiān)控鎖的狀態(tài)：

  • 對(duì)于長(zhǎng)期持有鎖的操作，應(yīng)增加心跳機(jī)制，防止鎖意外釋放。

• 鎖爭(zhēng)搶優(yōu)化：

  • 避免高并發(fā)環(huán)境下大量線程重復(fù)嘗試獲取鎖，可以結(jié)合延時(shí)隊(duì)列或限流機(jī)制。

8. 總結(jié)

• SETNX 是 Redis 中一種簡(jiǎn)單、高效的原子操作，主要用于確保鍵不存在時(shí)的設(shè)置操作。
• 它是實(shí)現(xiàn)分布式鎖的基礎(chǔ)，但需要與 EXPIRE 或其他命令結(jié)合使用，避免死鎖問題。
• 在現(xiàn)代應(yīng)用中，建議優(yōu)先使用 Redis 的 SET NX EX 命令，進(jìn)一步提升功能的原子性和易用性。
• 合理利用 SETNX，可以在分布式場(chǎng)景中有效解決資源爭(zhēng)搶、重復(fù)請(qǐng)求和冪等性問題。

到此這篇關(guān)于Redis SETNX的實(shí)現(xiàn)示例的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Redis SETNX內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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