面试题：Redis 的 Lua 脚本功能是什么？如何使用？

Redis Lua 脚本 是 Redis 提供的一种功能，允许用户在 Redis 服务器端执行 Lua 脚本。通过 Lua 脚本，可以将多个 Redis 命令组合成一个原子操作，从而在保证性能的同时实现复杂的业务逻辑。

1. 为什么需要 Lua 脚本？

在 Redis 中，某些业务场景需要执行多个命令，并且要求这些命令具有原子性（即要么全部成功，要么全部失败）。虽然 Redis 提供了事务（MULTI/EXEC）功能，但事务并不能完全满足复杂逻辑的需求。Lua 脚本可以解决以下问题：

原子性：Lua 脚本中的所有命令会按顺序执行，且不会被其他客户端的命令打断。
减少网络开销：将多个命令封装在一个脚本中，减少客户端与服务器之间的通信次数。
复杂逻辑：Lua 脚本支持条件判断、循环等复杂逻辑，适用于更灵活的业务场景。

2. Lua 脚本的特点

原子性：Lua 脚本中的命令是原子执行的。
高性能：Lua 脚本在 Redis 中执行，避免了多次网络通信的开销。
灵活性：支持复杂的逻辑控制（如条件判断、循环等）。
复用性：脚本可以缓存到 Redis 中，多次调用。

3. Lua 脚本的使用场景

原子操作：如扣减库存、限流等需要原子性的场景。
复杂逻辑：如需要条件判断、循环等复杂逻辑的场景。
减少网络开销：如需要执行多个命令的场景。

4. Lua 脚本的基本用法

4.1 执行 Lua 脚本

使用 EVAL 命令执行 Lua 脚本：

EVAL "return 'Hello, Redis!'" 0

第一个参数是 Lua 脚本。
第二个参数是 key 的数量（本例中为 0）。
第三个参数及以后是传递给脚本的参数。

4.2 带参数的 Lua 脚本

EVAL "return ARGV[1]" 0 "Hello, Redis!"

ARGV[1] 表示第一个参数。

4.3 操作 Redis 数据

在 Lua 脚本中，可以使用 redis.call() 或 redis.pcall() 调用 Redis 命令：

EVAL "return redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1])" 1 mykey myvalue

KEYS[1] 表示第一个 key。
ARGV[1] 表示第一个参数。

4.4 缓存 Lua 脚本

使用 SCRIPT LOAD 命令将 Lua 脚本缓存到 Redis 中，并返回一个 SHA1 校验和：

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

返回结果：

"abc1234567890abcdef1234567890abcdef1234"

使用 EVALSHA 命令执行缓存的脚本：

EVALSHA abc1234567890abcdef1234567890abcdef1234 1 mykey

5. Lua 脚本的示例

5.1 原子扣减库存

local key = KEYS[1]
local change = tonumber(ARGV[1])
local current = tonumber(redis.call('GET', key) or 0)
if current + change >= 0 then
    redis.call('SET', key, current + change)
    return current + change
else
    return nil
end

脚本检查库存是否足够，如果足够则扣减库存，否则返回 nil。

执行脚本：

EVAL "local key = KEYS[1]; local change = tonumber(ARGV[1]); local current = tonumber(redis.call('GET', key) or 0); if current + change >= 0 then redis.call('SET', key, current + change); return current + change; else return nil; end" 1 stock 5

5.2 限流器

local key = KEYS[1]
local limit = tonumber(ARGV[1])
local current = tonumber(redis.call('GET', key) or 0)
if current + 1 > limit then
    return 0
else
    redis.call('INCR', key)
    return 1
end

脚本实现一个简单的限流器，限制某个操作的频率。

执行脚本：

EVAL "local key = KEYS[1]; local limit = tonumber(ARGV[1]); local current = tonumber(redis.call('GET', key) or 0); if current + 1 > limit then return 0; else redis.call('INCR', key); return 1; end" 1 rate_limit 10