用Python实现一个Reids分布式锁的功能

一、Redis分布式锁的实现原理

通过setnx设置分布式锁，拿到这个锁的进程可以执行业务代码，没有拿到只能进行等待，进程执行完业务代码后需要通过del key 释放锁，让其他进程重新获取，这样就实现了在多进程并发的情况下始终只有一个进程在执行业务代码【在生产环境中通常需要对多进程同时写数据库的代码块加锁】

二、获得锁

通过调用redis底层命令 setnx来实现加锁(key,value)，python 语言redis包封装了SETNX命令

setnx(key,value) 方法在key不存在的情况下，将key设置为value 返回True，若key存在则直接返回False

acquire_timeout 是客户端获取锁的结束时间，超过了acquire_timeout还没有获取到就会放弃获取

time_out 是key的过期时间，主要是为了防止进程崩溃导致其他线程无法获取锁

笔者通过以下Python代码，演示一下基于Python Redis客户端库实现的分布式锁：

import redis
import time

class RedisLock:
    def __init__(self, redis_client, key, expire=10):
        self.redis_client = redis_client
        self.key = key
        self.expire = expire
        self.value = None

    def __enter__(self):
        while True:
            # 尝试获取锁
            timestamp = time.time()
            self.value = str(timestamp)
            result = self.redis_client.set(self.key, self.value, ex=self.expire, nx=True)
            if result:
                return True
            else:
                # 未获取到锁，等待一段时间后重试
                time.sleep(0.1)

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        # 释放锁
        script = """
            if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
                return redis.call("del", KEYS[1])
            else
                return 0
            end
        """
        self.redis_client.eval(script, 1, self.key, self.value)

if __name__ == '__main__':
    redis_client = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
    with RedisLock(redis_client, 'mylock'):
        print('Get lock')
        time.sleep(5)
    print('Release lock')

在以上示例代码中，我们首先定义了一个RedisLock类，该类包含了获取锁和释放锁的逻辑，同时在__enter__方法中实现了自旋锁(spin lock)的逻辑，如果在一定的时间内未获取到锁，则会进行一次重试，这样可以减少对Redis的请求次数。在__exit__方法中实现了释放锁的逻辑，使用Redis Lua脚本来保证原子性。

同时，我们使用Redis默认的0号数据库，并在本地运行的Redis服务器上测试了代码。我们首先获取锁并打印Get lock信息，然后等待5秒钟，最后释放锁并打印Release lock信息。

注意：在实际应用中，我们需要在获取到锁后执行一些临界区代码，并在临界区代码执行完毕后释放锁。同时，需要考虑到锁的超时问题，防止因为某个线程崩溃导致锁一直被占用。