一、什么是lua脚本
Lua脚本定义：
Lua是一种轻量级的脚本语言，广泛用于嵌入式系统、游戏开发、网络服务器以及各种需要快速开发和执行的环境中。它的设计目标是能够方便地嵌入到其他应用程序中，同时保持高效和简洁的特点。
Lua的主要特点包括：
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轻量级：Lua的解释器非常小，适合嵌入到资源受限的系统中，如嵌入式设备。
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可嵌入性：Lua可以很容易地被集成到其他编程语言（如C/C++）中，使开发者能够在宿主语言中使用Lua脚本来扩展功能。
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简单易学：Lua的语法简洁明了，易于学习和使用。它的语法受到了Pascal和其他编程语言的影响，但更加精简。
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高效：尽管Lua是一种解释型语言，但它的执行速度相对较快，特别是在处理数值计算和简单逻辑时。
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动态类型：Lua是一种动态类型语言，变量不需要声明类型，类型在运行时确定。
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自动内存管理：Lua具有自动垃圾回收机制，开发者不需要手动管理内存。
Lua的应用场景：
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游戏开发：许多游戏引擎（如World of Warcraft、Roblox）使用Lua作为脚本语言，方便开发者编写游戏逻辑。
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嵌入式系统：由于其轻量级特性，Lua常被用于嵌入式设备的控制和配置。
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网络服务器：Lua可以作为服务器的扩展脚本，用于处理复杂的业务逻辑。
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脚本自动化：Lua可以用于编写自动化脚本，帮助用户完成一些重复性工作。
一个简单的Lua脚本示例：
-- 这是一个简单的Lua脚本，打印"Hello, World!"
print("Hello, World!")
-- 定义一个变量
name = "Lua"
-- 打印变量的值
print("Hello, " .. name .. "!")
-- 定义一个函数
function add(a, b)
return a + b
end
-- 调用函数并打印结果
result = add(10, 20)
print("10 + 20 = " .. result)
这个脚本展示了Lua的基本语法，包括打印输出、变量定义、字符串连接以及函数定义和调用。
总的来说：
Lua是一种功能强大且灵活的脚本语言，适用于多种应用场景，尤其是那些需要快速开发和高效执行的场景。
二、redis中是如何应用到lua脚本的
在Redis中，Lua脚本是通过Redis的内置Lua解释器来执行的。Redis从2.6版本开始引入了对Lua脚本的支持，使得用户可以在Redis服务器端执行Lua脚本，从而实现原子性操作和更复杂的业务逻辑。
工作原理：
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内置Lua解释器：Redis内部集成了一个Lua解释器，这意味着你不需要在Redis服务器上单独安装Lua解释器。当你向Redis发送一个Lua脚本时，Redis会直接使用其内置的解释器来执行该脚本。
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脚本发送与执行：你可以通过Redis的
EVAL命令将Lua脚本发送到Redis服务器，并指定脚本需要操作的键以及任何额外的参数。Redis会将整个脚本及其参数作为一个原子操作来执行，确保在执行过程中没有其他命令会插队，从而保证了操作的原子性。 -
脚本缓存：为了提高性能，Redis会缓存已经执行过的Lua脚本。当你再次发送相同的脚本时，Redis会直接从缓存中获取并执行，而不需要重新编译脚本。
示例：
假设你有一个需求，需要在Redis中实现一个简单的计数器，每次增加计数器的值并返回新的值。你可以使用Lua脚本来实现这个功能，确保操作的原子性。
local key = KEYS[1]
local increment = tonumber(ARGV[1])
redis.call("INCRBY", key, increment)
return tonumber(redis.call("GET", key))
在这个脚本中：
KEYS是一个表，包含了脚本操作的键。ARGV是一个表，包含了传递给脚本的额外参数。redis.call用于调用Redis命令。
你可以在客户端使用EVAL命令来执行这个脚本：
import redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
script = """
local key = KEYS[1]
local increment = tonumber(ARGV[1])
redis.call("INCRBY", key, increment)
return tonumber(redis.call("GET", key))
"""
result = r.eval(script, 1, 'mycounter', '5')
print(result) # 输出: 5
result = r.eval(script, 1, 'mycounter', '3')
print(result) # 输出: 8
在这个例子中：
r.eval(script, 1, 'mycounter', '5')中的1表示脚本使用了1个键，即mycounter，'5'是传递给脚本的参数，表示增加的值。
通过这种方式，你可以在Redis中使用Lua脚本来实现复杂的业务逻辑，并且确保操作的原子性。
三、代码实战
好的，让我们详细讲解一下 LockTemplate 和 RedisLockExecutor 类中的加锁和释放锁方法在 Redis 中的实际数据变化情况，以及它们是如何实现数据锁的应用的。
1. 加锁方法
LockTemplate.lock 方法
public LockInfo lock(String key, long expire, long acquireTimeout) {
expire = expire <= 0 ? LockConstant.expire : expire;
acquireTimeout = acquireTimeout < 0 ? LockConstant.acquireTimeout : acquireTimeout;
long retryInterval = LockConstant.retryInterval;
int acquireCount = 0;
String value = UUIDUtil.randomUUID();
long start = System.currentTimeMillis();
try {
do {
acquireCount++;
String lockInstance = lockExecutor.acquire(key, value, expire, acquireTimeout);
if (null != lockInstance) {
return new LockInfo(key, value, expire, acquireTimeout, acquireCount, lockInstance,
lockExecutor);
}
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(retryInterval);
} while (System.currentTimeMillis() - start < acquireTimeout);
} catch (InterruptedException e) {
log.error("lock error", e);
throw new LockException();
}
return null;
}
RedisLockExecutor.acquire 方法
private static final RedisScript<String> SCRIPT_LOCK = new DefaultRedisScript<>("return redis.call('set',KEYS[1]," +
"ARGV[1],'NX','PX',ARGV[2])", String.class);
public String acquire(String lockKey, String lockValue, long expire, long acquireTimeout) {
String lock = stringRedisTemplate.execute(SCRIPT_LOCK,
stringRedisTemplate.getStringSerializer(),
stringRedisTemplate.getStringSerializer(),
Collections.singletonList(lockKey),
lockValue, String.valueOf(expire));
final boolean locked = LOCK_SUCCESS.equals(lock);
return locked ? lock : null;
}
实现加锁的 Redis 脚本
return redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1], 'NX', 'PX', ARGV[2])
数据变化过程
-
尝试加锁：
- 调用
stringRedisTemplate.execute(SCRIPT_LOCK, ...)方法时，Redis 会执行上述 Lua 脚本。 - 脚本尝试将
lockKey设置为lockValue，并设置过期时间expire。 NX参数表示如果lockKey不存在，则设置成功；如果lockKey已存在，则设置失败。PX参数表示设置的过期时间以毫秒为单位。
- 调用
-
加锁成功：
- 如果
lockKey不存在， Redis 会成功设置lockKey，返回OK。 RedisLockExecutor.acquire方法返回OK，表示加锁成功。
- 如果
-
加锁失败：
- 如果
lockKey已存在， Redis 会返回null。 RedisLockExecutor.acquire方法返回null，表示加锁失败。
- 如果
-
重试机制：
- 如果加锁失败，
LockTemplate.lock方法会根据retryInterval等待一段时间后重新尝试加锁。 - 这个过程会持续到
acquireTimeout时间到达，或者加锁成功为止。
- 如果加锁失败，
2. 释放锁方法
LockTemplate.releaseLock 方法
public boolean releaseLock(LockInfo lockInfo) {
if (null == lockInfo) {
return false;
}
return lockExecutor.releaseLock(lockInfo.getLockKey(), lockInfo.getLockValue(),
lockInfo.getLockInstance());
}
RedisLockExecutor.releaseLock 方法
private static final RedisScript<String> SCRIPT_UNLOCK = new DefaultRedisScript<>("if redis.call('get',KEYS[1]) " +
"== ARGV[1] then return tostring(redis.call('del', KEYS[1])==1) else return 'false' end", String.class);
public boolean releaseLock(String key, String value, String lockInstance) {
String releaseResult = stringRedisTemplate.execute(SCRIPT_UNLOCK,
stringRedisTemplate.getStringSerializer(),
stringRedisTemplate.getStringSerializer(),
Collections.singletonList(key), value);
return Boolean.parseBoolean(releaseResult);
}
实现释放锁的 Redis 脚本
if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then
return tostring(redis.call('del', KEYS[1]) == 1)
else
return 'false'
end
数据变化过程
-
检查锁归属：
- 调用
stringRedisTemplate.execute(SCRIPT_UNLOCK, ...)方法时，Redis 会执行上述 Lua 脚本。 - 脚本首先检查
lockKey的当前值是否等于lockValue。
- 调用
-
释放锁：
- 如果
lockKey的值等于lockValue，脚本会删除lockKey，并返回true。 - 如果
lockKey的值不等于lockValue，脚本返回false。
- 如果
-
返回结果：
RedisLockExecutor.releaseLock方法根据返回值true或false决定是否释放锁成功。
总结
- 加锁：通过 Redis 的
SET命令及其NX和PX参数，确保只有在lockKey不存在时才能成功设置锁，并设置了过期时间以防止死锁。 - 释放锁：通过 Lua 脚本确保只有持有锁的客户端才能删除
lockKey，防止误删其他客户端的锁。 - 重试机制：在加锁失败时，通过
retryInterval和acquireTimeout控制重试次数和超时时间，确保在合理的时间范围内尝试获取锁。
通过这些机制，LockTemplate 和 RedisLockExecutor 实现了可靠的分布式锁功能，确保在分布式系统中能够安全地进行资源锁定和释放。
