用Lua脚本实现Redis原子操作

1. 环境准备

• 依赖：在pom.xml中添加Spring Data Redis：

  <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
  </dependency>
  

• 配置RedisTemplate：

  @Configuration
  public class RedisConfig {
      @Bean
      public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
          RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
          template.setConnectionFactory(factory);
          template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
          template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
          return template;
      }
  }
  

2. 编写Lua脚本

以分布式锁为例，实现加锁和解锁的原子操作：

• 加锁脚本 lock.lua

  local key = KEYS[1]
  local value = ARGV[1]
  local expire = ARGV[2]
  -- 如果key不存在则设置，并添加过期时间
  if redis.call('setnx', key, value) == 1 then
      redis.call('expire', key, expire)
      return 1 -- 加锁成功
  else
      return 0 -- 加锁失败
  end
  

• 解锁脚本 unlock.lua

  local key = KEYS[1]
  local value = ARGV[1]
  -- 只有锁的值匹配时才删除
  if redis.call('get', key) == value then
      return redis.call('del', key)
  else
      return 0
  end
  

3. 加载并执行脚本

• 定义脚本Bean：

  @Configuration
  public class LuaScriptConfig {
      @Bean
      public DefaultRedisScript<Long> lockScript() {
          DefaultRedisScript<Long> script = new DefaultRedisScript<>();
          script.setLocation(new ClassPathResource("lock.lua"));
          script.setResultType(Long.class);
          return script;
      }
  }
  

• 调用脚本：

  @Service
  public class RedisLockService {
      @Autowired
      private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
      @Autowired
      private DefaultRedisScript<Long> lockScript;
  
      public boolean tryLock(String key, String value, int expireSec) {
          List<String> keys = Collections.singletonList(key);
          Long result = redisTemplate.execute(
                  lockScript,
                  keys,
                  value,
                  String.valueOf(expireSec)
          );
          return result != null && result == 1;
      }
  }
  

开发中的常见问题与解决方案

1. Lua脚本缓存问题

• 问题：每次执行脚本会传输整个脚本内容，增加网络开销。
• 解决：Redis会自动缓存脚本并返回SHA1值，Spring Data Redis的DefaultRedisScript会自动管理SHA1。确保脚本对象是单例，避免重复加载。

2. 参数传递错误

• 问题：KEYS和ARGV数量或类型不匹配，导致脚本执行失败。
• 解决：明确区分参数类型：

  // 正确传参示例
  List<String> keys = Arrays.asList("key1", "key2"); // KEYS数组
  Object[] args = new Object[]{"arg1", "arg2"};      // ARGV数组
  

3. Redis集群兼容性

• 问题：集群模式下，所有操作的Key必须位于同一slot。
• 解决：使用{}定义hash tag，强制Key分配到同一节点：

  String key = "{user}:lock:" + userId; // 所有包含{user}的Key分配到同一节点
  

4. 脚本性能问题

• 问题：复杂Lua脚本可能阻塞Redis，影响性能。
• 解决：
  • 避免在Lua中使用循环或复杂逻辑。
  • 优先使用Redis内置命令（如SETNX、EXPIRE）。

5. 异常处理

• 问题：脚本执行超时或返回非预期结果。
• 解决：捕获异常并设计重试机制：

  public boolean tryLockWithRetry(String key, int maxRetry) {
      int retry = 0;
      while (retry < maxRetry) {
          if (tryLock(key, "value", 30)) {
              return true;
          }
          retry++;
          Thread.sleep(100); // 短暂等待
      }
      return false;
  }
  

完整示例：分布式锁

// 加锁
public boolean lock(String key, String value, int expireSec) {
    return redisTemplate.execute(
        lockScript,
        Collections.singletonList(key),
        value,
        String.valueOf(expireSec)
    ) == 1;
}

// 解锁
public void unlock(String key, String value) {
    Long result = redisTemplate.execute(
        unlockScript,
        Collections.singletonList(key),
        value
    );
    if (result == null || result == 0) {
        throw new RuntimeException("解锁失败：锁已过期或非持有者");
    }
}

调试与优化建议

1. Redis CLI调试：

   # 直接在Redis服务器测试脚本
   EVAL "return redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1])" 1 mykey 123
   

2. 日志配置：

   # application.properties
   logging.level.org.springframework.data.redis=DEBUG
   

3. 监控脚本执行时间：

   # Redis慢查询日志
   slowlog-log-slower-than 5
   slowlog-max-len 128
   

总结

通过Lua脚本，可以轻松实现Redis复杂操作的原子性，解决高并发下的竞态条件问题。在Spring Boot中，结合RedisTemplate和DefaultRedisScript，能够高效集成Lua脚本。开发时需注意参数传递、集群兼容性和异常处理，避免踩坑。