模拟面试官拷打：Redisson互斥锁与SETNX的实现原理

问题 1：Redisson的互斥锁是怎么保证一次只有一个线程能获取到的？

候选人回答 ：Redisson的互斥锁基于Redis的分布式锁实现，主要通过SETNX（Set if Not Exists）命令来确保只有一个线程能够获取锁。Redisson封装了锁的逻辑，通过Lua脚本保证操作的原子性，并在锁释放或超时后清理锁。

面试官追问 1 ：你提到SETNX和Lua脚本，具体来说，Redisson是如何通过Lua脚本实现锁的原子性的？Lua脚本里做了什么？

候选人回答 ：Redisson在加锁时使用Lua脚本将SETNX和设置过期时间（PX）的操作合并为一个原子操作。Lua脚本大致逻辑是：

检查锁的键是否存在。
如果不存在，设置键值（通常是线程标识或客户端ID），并设置过期时间。
如果存在，检查是否是当前线程持有的锁（可重入锁场景），并可能更新过期时间。

这样，多个线程同时尝试加锁时，Redis保证只有一个线程的Lua脚本执行成功，从而确保互斥性。

面试官追问 2：Lua脚本保证了原子性，但如果多个线程几乎同时执行Lua脚本，Redis是怎么保证只有一个线程的脚本能成功设置锁的？

候选人回答 ：Redis是单线程执行模型，所有命令（包括Lua脚本）按顺序串行执行。当多个客户端同时发送Lua脚本时，Redis会将这些脚本放入队列，逐一执行。Lua脚本中的SETNX操作会检查键是否存在，只有第一个执行的脚本能成功设置键，后续脚本因键已存在而失败。这种串行执行机制保证了只有一个线程能获取锁。

面试官追问 3：如果Redis主节点在执行Lua脚本后宕机，锁的状态会怎样？Redisson如何处理这种场景？

候选人回答：如果Redis主节点在执行Lua脚本后但未同步到从节点就宕机，可能导致锁状态丢失。Redisson通过以下方式缓解：

锁过期时间：锁的键会设置TTL（过期时间），即使主节点宕机，锁会在TTL后自动释放，防止死锁。
Redlock算法（可选）：Redisson支持Redlock，尝试在多个独立Redis节点上加锁，只有大多数节点加锁成功才认为锁获取成功，增强了高可用性。
Watchdog机制：Redisson的锁有看门狗线程，定期检查锁状态并延长TTL，避免锁因客户端未及时释放而过期。

但在极端情况下（如网络分区），仍可能出现锁失效，需依赖业务层容错。

问题 2：SETNX命令怎么保证多个线程中只有一个可以SETNX成功？

候选人回答 ：SETNX是Redis的原子命令，意思是"Set if Not Exists"。当多个线程同时执行SETNX key value时，Redis的单线程执行模型保证命令按序处理。只有第一个到达的SETNX命令能成功设置键值并返回1，后续的SETNX因键已存在而返回0，从而保证只有一个线程成功。

面试官追问 1：你提到Redis的单线程执行模型，具体是怎么保证命令顺序执行的？有没有可能出现并发问题？

候选人回答 ：Redis使用单线程处理所有客户端命令，内部有一个事件循环（Event Loop），基于I/O多路复用技术（如epoll/select）处理客户端请求。所有命令按到达顺序排队，依次执行，不存在并发问题。即使多个客户端同时发送SETNX，Redis会将这些命令放入队列，逐一处理，第一个SETNX设置键后，后续命令因键存在而失败。

面试官追问 2 ：如果Redis部署了主从复制，SETNX在主节点成功后，主从同步延迟可能导致从节点状态不一致，客户端会怎么感知？

候选人回答 ：在主从复制场景下，SETNX在主节点执行成功后，会异步同步到从节点。如果主从同步有延迟，从节点可能暂时看不到主节点的键。客户端感知取决于读写策略：

读主节点：如果客户端只从主节点读，感知到的锁状态是一致的。
读从节点：如果客户端从从节点读，可能因同步延迟认为锁不存在，导致误判。

Redisson通常配置客户端只与主节点交互，避免从节点的不一致问题。此外，Redlock算法通过多节点共识进一步降低这种风险。

面试官追问 3 ：SETNX本身不带过期时间，如果获取锁的线程崩溃了，锁会一直存在吗？Redisson怎么解决这个问题？

候选人回答 ：纯SETNX不带过期时间，如果线程崩溃，锁的键会永久存在，导致死锁。Redisson通过以下方式解决：

结合PX设置TTL ：Redisson在SETNX时通过Lua脚本同时设置过期时间（SET key value NX PX milliseconds），确保锁在超时后自动释放。
Watchdog机制：Redisson客户端启动一个后台线程（看门狗），定期检查锁是否仍由当前线程持有，若是则延长TTL，避免锁因超时被释放。
Lua脚本解锁：解锁时，Redisson用Lua脚本检查键值是否匹配当前线程的标识，只有匹配才删除键，防止误删其他线程的锁。

这种设计兼顾了锁的安全性和可用性。

总结

Redisson的互斥锁通过SETNX和Lua脚本实现原子性，依赖Redis的单线程模型保证只有一个线程获取锁。SETNX的串行执行确保互斥性，而Redisson通过TTL、Watchdog和Redlock等机制增强了锁的健壮性，应对宕机、延迟等异常场景。理解这些机制需要深入掌握Redis的执行模型、Lua脚本的原子性，以及分布式锁的容错设计。