C++分布式锁详解（从零开始掌握C++实现分布式锁的核心原理与实战）

为什么选择 Redis 实现分布式锁？

Redis 因其高性能、原子操作（如 SETNX）和过期机制，成为实现 Redis分布式锁C++ 的理想选择。通过 Redis，我们可以确保：

• 同一时间只有一个客户端能获取锁；
• 锁具备自动过期能力，避免死锁；
• 支持高并发、低延迟的加锁/解锁操作。

C++ 实现 Redis 分布式锁

我们将使用 C++ 和 hiredis（Redis 官方 C 客户端库）来实现一个简单的分布式锁类。首先确保你已安装 hiredis：

sudo apt-get install libhiredis-dev  # Ubuntu/Debian

1. 分布式锁类定义

#include <iostream>#include <string>#include <unistd.h>#include <hiredis/hiredis.h>class DistributedLock {private:    redisContext* conn;    std::string lockKey;    std::string lockValue; // 用于标识持有者，防止误删    int expireTime;        // 锁自动过期时间（秒）public:    DistributedLock(const std::string& host, int port,                    const std::string& key, const std::string& value,                    int expire = 10)        : lockKey(key), lockValue(value), expireTime(expire) {        conn = redisConnect(host.c_str(), port);        if (conn == nullptr || conn->err) {            std::cerr << "Redis连接失败: " << (conn ? conn->errstr : "无法分配上下文") << std::endl;            exit(1);        }    }    ~DistributedLock() {        if (conn) redisFree(conn);    }    bool acquire();    void release();};

2. 加锁（acquire）实现

我们使用 Redis 的 SET key value NX PX milliseconds 命令实现原子加锁：

bool DistributedLock::acquire() {    // 构造 SET 命令：SET lockKey lockValue NX PX expireTime*1000    redisReply* reply = (redisReply*)redisCommand(        conn, "SET %s %s NX PX %d",         lockKey.c_str(), lockValue.c_str(), expireTime * 1000    );    bool locked = false;    if (reply != nullptr && reply->type == REDIS_REPLY_STRING) {        if (std::string(reply->str) == "OK") {            locked = true;        }    }    freeReplyObject(reply);    return locked;}

3. 解锁（release）实现

为防止 A 删除了 B 的锁，我们使用 Lua 脚本保证“判断+删除”的原子性：

void DistributedLock::release() {    const char* script =         "if redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1] then "        "    return redis.call('DEL', KEYS[1]) "        "else "        "    return 0 "        "end";    redisReply* reply = (redisReply*)redisEval(        conn, script, 1, lockKey.c_str(), lockValue.c_str()    );    if (reply) freeReplyObject(reply);}

完整使用示例

int main() {    DistributedLock lock("127.0.0.1", 6379, "my_resource_lock", "client_001");    if (lock.acquire()) {        std::cout << "成功获取锁！执行临界区操作..." << std::endl;        sleep(5); // 模拟业务处理        lock.release();        std::cout << "锁已释放。" << std::endl;    } else {        std::cout << "获取锁失败，可能已被其他节点占用。" << std::endl;    }    return 0;}

注意事项与进阶建议

虽然上述实现适用于教学和简单场景，但在生产环境中还需考虑：

• 锁续期：长时间任务需后台线程定期延长锁有效期（如 Redisson 的看门狗机制）；
• Redlock 算法：为提高可靠性，可跨多个 Redis 节点实现更健壮的 分布式系统锁机制；
• 异常处理：网络中断、Redis 故障等情况需有重试或降级策略。

结语

通过本文，你已经掌握了如何用 C++ 实现一个基础但实用的 C++实现分布式锁 方案。分布式锁是构建可靠微服务架构的基石之一，希望你能在此基础上深入探索，打造更强大的系统！

关键词回顾：C++分布式锁、分布式系统锁机制、C++实现分布式锁、Redis分布式锁C++