在构建高并发的互联网应用时，我们经常会遇到需要确保某些操作在全局范围内只执行一次的场景。例如，在电商平台的秒杀活动中，我们需要防止库存被多次扣减；在发送短信验证码时，我们需要防止同一个用户因多次点击按钮而收到多条相同的短信。今天，我们就来聊聊如何在高并发情况下使用分布式锁来防止短信超发。
什么是分布式锁？
首先，我们来明确一下什么是分布式锁。在单机环境中，我们可以使用Java的synchronized关键字或Lock接口来实现线程间的互斥访问，这就是所谓的“单机锁”。但在分布式环境中，由于有多个服务实例同时运行，单机锁就无法满足需求了。这时，我们就需要使用分布式锁来确保多个服务实例之间的互斥访问。
分布式锁的实现方式有很多，比如基于数据库的唯一索引、基于Redis的分布式锁、基于Zookeeper的分布式锁等。在这里，我们以Redis分布式锁为例进行说明。
Redis分布式锁的实现原理
Redis分布式锁的实现原理比较简单，通常是通过在Redis中设置一个唯一的key来实现。当需要获取锁时，我们尝试在Redis中设置这个key，如果设置成功，则获取锁成功；如果设置失败（说明这个key已经被其他实例设置了），则获取锁失败。同时，我们还需要设置一个过期时间，以防止因为某些原因（比如服务崩溃）导致锁无法释放，造成死锁。
如何使用Redis分布式锁防止短信超发？
接下来，我们就来看看如何使用Redis分布式锁来防止短信超发。假设我们有一个发送短信验证码的接口，用户每次点击“获取验证码”按钮时，都会调用这个接口。为了防止用户多次点击导致发送多条短信，我们可以使用Redis分布式锁来确保在一段时间内（比如60秒内），同一个用户只能发送一次短信验证码。
- 获取Redis连接：首先，我们需要获取Redis的连接实例。这通常是通过配置Redis客户端（比如Jedis、Lettuce等）来实现的。
- 尝试获取锁：在发送短信验证码之前，我们尝试在Redis中设置一个唯一的key（比如user:{userId}:smsLock），并设置一个过期时间（比如60秒）。如果设置成功，则说明我们获取了锁，可以继续执行发送短信的操作；如果设置失败（说明这个key已经被其他实例设置了），则说明当前有其他实例正在执行发送短信的操作，我们需要等待或者返回错误提示。
- 发送短信：在获取锁之后，我们可以执行发送短信的操作。这通常是通过调用短信服务接口来实现的。
- 释放锁：在发送短信之后，我们需要释放锁。这可以通过在Redis中删除之前设置的key来实现。但需要注意的是，由于Redis操作是异步的，如果我们在发送短信之后立即删除key，可能会存在其他实例在key被删除之前再次获取锁的情况。为了解决这个问题，我们可以使用Redis的“Lua脚本”来实现原子性的删除操作。
- 异常处理：在实际应用中，我们还需要考虑各种异常情况的处理。比如，如果Redis服务不可用怎么办？如果发送短信失败怎么办？这些都需要我们在代码中做好相应的处理。
注意事项
在使用Redis分布式锁时，还需要注意以下几点：
- 锁的粒度：锁的粒度越细，系统的并发性能就越好；但锁的粒度越细，实现起来就越复杂。因此，我们需要根据实际需求来选择合适的锁的粒度。
- 锁的过期时间：锁的过期时间需要根据实际业务场景来设置。如果设置得太短，可能会导致业务还没有执行完锁就失效了；如果设置得太长，可能会导致业务已经执行完了但锁还没有释放，造成资源浪费。
- 锁的续期：在某些情况下，我们可能需要对锁进行续期。比如，在执行一个耗时较长的操作时，如果锁的过期时间快到了但操作还没有完成，我们就需要对锁进行续期以防止其他实例获取锁。但需要注意的是，续期操作也需要考虑并发性和原子性。
- Redis集群：如果使用了Redis集群来部署Redis服务，那么在使用分布式锁时还需要考虑Redis集群的特性和限制。比如，Redis集群在进行数据迁移时可能会导致锁的丢失或失效等问题。
总结
在高并发场景下，使用分布式锁来防止短信超发是一种常见且有效的解决方案。通过合理设置锁的粒度、过期时间和续期策略等参数，我们可以确保系统的并发性能和稳定性。同时，在使用分布式锁时还需要注意各种异常情况的处理和Redis集群的特性限制等问题。希望这篇文章能帮助你更好地理解如何在高并发情况下使用分布式锁来防止短信超发，并能够在实际项目中灵活运用。
