Redis 的 Lua 脚本功能是什么？如何使用？

回答重点

Redis 的 Lua 脚本功能允许用户在 Redis 服务器端执行自定义的 Lua 脚本，以实现原子操作和复杂逻辑。
其核心点包括：

原子性：Lua 脚本的所有命令在执行过程中是原子的，避免了并发修改带来的问题。
减少网络往返次数：通过在服务器端执行脚本，减少了客户端和服务器之间的网络往返次数，提高了性能。
复杂操作：可以在 Lua 脚本中执行复杂的逻辑，比如批量更新、条件更新等，超过了单个 Redis 命令的能力。

例如常见基于 Redis 实现分布式锁就需要结合 lua 脚本来实现。

lua 本身是不具备原子性的，但由于 Redis 的命令是单线程执行的，它会把整个 lua 脚本作为一个命令执行，会阻塞其间接受到的其他命令，这就保证了 lua 脚本的原子性。

扩展知识

Lua 脚本的基本结构

调用 Redis 命令：

使用 redis.call 调用 Redis 原生命令。
使用 redis.pcall 进行安全调用，如果脚本中的某些命令失败，可以捕获错误，而不是直接中断执行。这样可以在脚本内处理错误。

参数传递：

KEYS 表示传入的键名数组。
ARGV 表示传入的参数数组。

Lua 脚本使用示例

基本的 GET 和 SET 操作

EVAL 
"local value = redis.call('GET', KEYS[1]) 
if not value then redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1])
end 
return value" 1 mykey "default_value"

分析：

这段脚本首先获取键 mykey 的值。
如果 mykey 不存在，则设置其值为 default_value。
返回 mykey 的当前值。

步骤：

redis.call('GET', KEYS[1]) 获取键的值。
if not value then redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1]) end 检查值是否存在，不存在则设置默认值。
return value 返回当前值。

原子递增计数器

EVAL "local current = redis.call('INCR', KEYS[1]) return current" 1 counter_key

分析：

这段脚本使用 INCR 原子性地递增键 counter_key 的值。

步骤：

redis.call('INCR', KEYS[1]) 直接递增。
返回递增后的值。

限流控制

假设我们要实现一个简单的限流器，每分钟允许访问 100 次。

EVAL [[
  local current = tonumber(redis.call('GET', KEYS[1]) or 0)
  if current < ARGV[1] then
    redis.call('INCR', KEYS[1])
    redis.call('EXPIRE', KEYS[1], 60)
    return true
  else
    return false
  end
]] 1 rate_limit_key 100

分析：

该脚本检查当前的访问次数是否超过限制。
如果未超过限制，则增加计数并设置过期时间。

步骤：

local current = tonumber(redis.call('GET', KEYS[1]) or 0) 获取当前计数，默认为 0。
判断是否小于限制值 ARGV[1]。
若未超过，则 INCR 当前计数并设置过期时间。
返回布尔值表示是否允许访问。

Lua 预加载脚本

可以使用 SCRIPT LOAD 将 Lua 脚本预加载到 Redis，以提高执行效率：

SCRIPT LOAD "return redis.call('GET', KEYS[1])"

此命令返回脚本的 SHA1 哈希值，后续可用 EVALSHA 命令通过该哈希值执行。

Lua 脚本使用注意点

由于 Redis 执行 lua 脚本其间，无法处理其他命令，因此如果 lua 脚本的业务过于复杂，则会产生长时间的阻塞，因此编写 Lua 脚本时应尽量保持简短和高效。

Redis 默认限制 lua 执行脚本时间为 5s，如果超过这个时间则会终止且抛错，可以通过 lua-time-limit 调整时长。

如果 Lua 脚本中的部分命令执行失败会怎样？

例如以下这段 lua 脚本：

-- 正确的 SET 命令
redis.call("SET", "my_key", "mianshiya")

-- 错误的 HSET 命令
redis.call("HSET", "my_hash", "field_mianshiya") -- 缺少值参数

此时，执行上述的 lua 脚本， my_key 会被成功执行，由于 HSET 缺少参数，会报错，而 my_key 并不会被回滚。

所以实际上 lua 脚本并不能完全保证原子性，但是官方认为这种错误正常情况下不可能发生，属于开发者的人为因素（语法错误、或者执行了不应该执行的命令）导致的，他们不背这个锅。

Lua 知识点

Lua 语言是一门轻量级的脚本语言，使用 C 语言编写，具有简洁的语法，易于学习和使用，广泛应用于游戏开发、嵌入式系统等领域。

它设计的主要目的就是为了嵌入其他程序，实现灵活的扩展和定制功能，并且具备快速的执行速度，能够满足各种开发需求。

Lua 语言具有以下优点：

轻量级：占用资源少，易于嵌入其他程序。
简洁高效：语法简单，执行效率高。
跨平台：可在多种操作系统上运行。
扩展性强：方便与其他语言集成。
快速开发：减少开发时间和成本。
灵活性高：适应各种不同的项目需求。
易于学习：入门难度低，容易掌握。
解释执行：无需编译，便于调试。
资源占用少：对系统资源的需求相对较低。
社区活跃：有丰富的文档和工具支持。