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Lua 脚本在 Redis 中的运用-24 （使用 Lua 脚本实现原子计数器）

article 2025/6/1 20:41:26

实践练习：使用 Lua 脚本实现原子计数器

实现原子计数器是许多应用程序中的常见需求，例如跟踪网站访问量、限制 API 请求或管理库存。虽然 Redis 提供了 INCR 命令用于递增整数，但在复杂场景或与其他操作结合时直接使用它可能并不足够。本课程探讨了如何在 Redis 中利用 Lua 脚本创建原子计数器，确保数据一致性并防止竞态条件。我们将深入探讨在 Redis 上下文中编写、执行和理解 Lua 脚本的细节，这建立在上一课中涵盖的交易概念基础之上。

理解原子计数器的必要性

原子计数器保证了递增或递减计数器是一个单一、不可分割的操作。这在并发环境中至关重要，因为多个客户端可能会同时尝试修改计数器。如果没有原子性，可能会发生竞态条件，导致计数器值不正确。

竞态条件解释

想象有两个客户端尝试增加一个当前持有值 10 的计数器。

客户A 读取了值 10。
客户B 读取值 10。
客户A 将值增加到 11。
客户B 将值增加到 11。
客户A 将值 11 写回 Redis。
客户B 将值 11 写回 Redis。

计数器应该是 12，但由于两个客户端读取了相同的初始值并独立地递增，所以它是 11。

为什么不直接使用 `INCR`？

Redis 的 INCR 命令是原子性的。然而，有时你需要比简单自增更复杂的逻辑。例如，你可能想要：

只有当满足特定条件时才递增计数器。
如果这是第一次增加，则增加计数器并设置过期时间。
在单个原子单元中与增加操作一起执行其他操作。

在这种情况下，Lua 脚本提供了必要的灵活性。

Redis 中的 Lua 脚本简介

Redis 允许您直接在服务器上执行 Lua 脚本。这有几个优点：

原子性： 整个脚本原子性执行，就像是一个单一命令。
降低延迟： 避免客户端和服务器之间多次往返。
代码可重用性： 脚本可以存储并在多个客户端之间重用。

基础 Lua 语法

Lua 是一种轻量级、可嵌入的脚本语言。以下是关于一些基本语法元素的简要概述：

变量： 变量是动态类型的，声明时无需特定的类型关键字。
```
local my_variable = 10
```
注释： 单行注释以 -- 开头。
```
-- This is a comment
```

条件语句：if、then、else、elseif、end 用于条件逻辑。

if my_variable > 5 then-- Do something
else-- Do something else
end

循环：for 和 while 循环可用。
```
for i = 1, 10 do-- Do something
end
```
功能： 功能使用 function 关键字定义。
```
function my_function(arg1, arg2
```