分布式锁的实现- mysql

前言

大家好，我是飓风，今天我们来聊聊分布式锁的原理、以及基于 mysql 怎么来实现分布式锁。

那么大家现在能不能想一想，分布式锁的使用场景都有哪些呢？下面我列举一些分布式锁的场景：

记住一点，一定是在分布式的环境下，所以肯定是多个服务，或者多个进程来操作一个共享资源。

扣减库存
订单支付，检查订单是否进行了重复支付的操作
缓存击穿/缓存雪崩，防止大并发对 DB 的操作

上面的场景大家有没有发现一个共同点，那就是在分布式的环境下，需要一种机制，来保证对共享资源【库存、支付状态、db 中的某个数据】的互斥访问，那么怎么来达到互斥访问的目的呢，那么就需要分布式锁来实现了。

分布式锁的特性

互斥性

必须，即保证不同节点不同线程的互斥访问。

超时机制

必须，即锁拥有的时长，也就是锁要有超时机制，防止其中一个节点一直拥有该锁造成死锁，那么其他节点，将永远也获取不到锁了，另一种情况就是设置了锁的超时时间，但是业务执行了的时间超过了设置的超时时间，那么锁自动释放了，那么此时互斥性就没了。

提供阻塞和非阻塞接口

必须，所谓阻塞接口，就是没有获取到锁，那么就会一直等待锁的到来，不能中断。

非阻塞接口，就是尝试获取锁，锁没有获取到，就立即返回没有获取到锁，需要自己来重试，同时还可以支持一个获取锁的超时时间，在这个超时时间内没有获取到，那么还是需要自己重试的，减少 cpu 的浪费。

可重入性

可选，当同一个节点同一个线程，想再次获取到该锁的时候，应该直接获取，不用在重新竞争了。

公平锁和非公平锁

可选，这个其实很好理解，获取锁的优先级问题，公平就是排队，非公平就是有优先级，级别高的可以插队。

其他

最好是高可用的锁方案和高性能的锁接口

实现--mysql 唯一索引

利用 mysql 唯一索引的特性，这个唯一的索引列就是分布式环境下互斥的资源，如果某个节点先插入了这个唯一索引对应的列值，那么其他节点就会插入失败，也就是获取锁失败了，也就达到了互斥性。

创建表信息

表信息用户维护一些锁的信息。

CREATE TABLE distributed_lock  (id  bigint(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,lock_resource  varchar(100) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '共享资源，可能某个方法或者数据行',lock_desc  varchar(100) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '锁描述',update_time  datetime NOT NULL,create_time  datetime NOT NULL,PRIMARY KEY (id ),UNIQUE KEY unique_idx_lock_resource (lock_resource )
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci

互斥性的实现

利用 mysql 唯一索引来实现，我们要库某个 sku 的扣减库存操作。

获取锁，此时要对 sku=10000 的商品进行扣减库存的 SQL，只要执行成功，那么就获取锁成功了。

INSERT INTO distributed_lock(lock_resource,lock_count,lock_desc,update_time,create_time )VALUES ('10000',1,'库存锁',NOW(),NOW());

释放锁：

DELETE FROM distributed_lock WHERE lock_resource  = '10000';

大家想一想这样，如果按照上面的方式释放锁，会有什么问题？

如果其他节点由于自己的错误原因，误删了这个锁，会怎么样，那么我的任务还没有执行完，我的锁没了，那么其他节点就能获取到该锁，那么互斥性就没了。

所以解决这个问题，就是在删除删除的锁的时候，要知道这是自己的锁，才能删除，如果不是，不会进行锁的删除，也就是锁的释放。

此时需要给表加一列为 ' lock_owner' ,也就是锁的拥有者。

DELETE FROM distributed_lock WHERE lock_resource  = '10000' and lock_owner = '';

阻塞等待实现

什么是阻塞呢？其实阻塞的概念很简单，比如你在进行 io 操作，还没有准备好读或者写操作，那么就需要一直等待，等待就绪，才能开始相应的读写操作，锁也是一样的，如果没有在进行获取锁的时候，获取锁的方法一直没有返回你想要的锁，那么此时你的的程序或者线程需要一直等待，阻塞这里，等待锁的返回。下面我们来看看阻塞等待的代码实现：

@Override
public void lock(String resource) {// 这里通过一个死循环，来模拟了阻塞的实现，lockResource 进行资源的锁定方法 while (!lockResource(resource)){//等待一会再去获取LockSupport.parkNanos(WAIT_TIME);}
}

非阻塞的实现

什么是非阻塞呢？所谓非阻塞，就是你获取锁的时候，没有获取到，也就是获取失败了，不用在一直傻傻等待了，获取锁的方法，会直接告诉你获取锁失败了，要不要继续获取锁，你自己来决定，下面来看下非阻塞的代码实现：

//lockResource 进行资源的锁定方法
@Override
public boolean nonLock(String resource) {return lockResource(resource);
}//加了一个等待获取锁的超时时间
@Override
public boolean nonLock(String resource,long timeout) {long lastTime = System.currentTimeMillis() + timeout;while (!lockResource(resource)){if (System.currentTimeMillis() > lastTime) {return false;}}return true;
}

可重入性的实现

这里的可重入性和你在 java 中的锁 synchronized 和 lock 接口的可重入性的意思是一样，就是如果你已经获取该锁了，如果还需要该锁，那么不需要重新获取，直接获取就可以了，下面是代码的实现：

// 判断是不是自己的锁，如果是更新库内对应 count 的值 + 1
if (Objects.equals(uniqueLock.getLockOwner(),LockUtil.getLockOwner())){return uniqueLockService.incCount(uniqueLock.getId());
}

释放锁的实现

记得一定要释放的是自己的锁哦

@Override
public boolean unLock(String resource) {//这里要注意，释放锁，要保证是自己的锁才可以final UniqueLock uniqueLock = uniqueLockService.findByResource(resource);if (uniqueLock == null) return false;// 是自己的锁，在进行操作 if (Objects.equals(uniqueLock.getLockOwner(),LockUtil.getLockOwner())){// 如果大于 0 说明 count 要减 1if (uniqueLock.getLockCount() > 0){return   uniqueLockService.deCount(uniqueLock.getId());}else {// ==0 ，删除记录就可以了return   uniqueLockService.deleteById(uniqueLock.getId());}}return false;
}

超时时间的实现

锁拥有的最大时间，防止程序出现意外，比如释放锁失败了，而一直拥有该锁，那么其他进程也就无法获取到该锁，那么业务也就无法进行下去了，这里我们可以通过一个定时任务来实现，判断表内，每个锁执行的时间，是否超过该锁设置的最大持有的时长，如果超过了这个时长，就认为锁释放失败了，此时要删除这个锁。

自动续期

没执行完，只要是自己拥有了该锁，那么可以自动续期，如果设置锁的超时时间是 10s 超时，如果 10s 还没有执行完成，那么自动续期的任务，就会检查到超时了，那么就自动续期一个时长如 30s，这里我们可以更新表中该条锁的时长+30s。

只要该锁没有被释放，那么就可以自动续期，所以一定要在你的 finally 中释放锁，来保证锁释放一定会执行。

此时你可能还会疑问，如果在释放锁本身的动作，出现了异常呢？我们该怎么实现呢？

其实也很简单，如果释放锁本身动作出现了异常或者返回失败了，只要我们捕获到该异常或者根据返回标识，然后通知自动续期的任务锁释放失败了，不要续期了，同时也可以帮助我删除掉该锁吧。

总结

今天我们了解了分布式锁以及它的特性。

分布式锁一定是在分布式环境下，对相同的资源进行操作，来会起作用。
分布式锁一定是互斥
分布式锁要提供阻塞和非阻塞实现
分布式锁要有超时时间，不能造成死锁
分布式锁的自动续期，防止业务还没有执行完，锁超时了，结果锁被强制释放了

说明：

这里在说下锁超时和自动续期

自动续期的任务监听到锁没有释放，那么会自动续期锁的超时时间，那么如果还没来的急续期，判断锁超时的任务，判断锁已经超时了，就会强制释放该锁，也就是删除该锁，实际上，业务还没有执行完成，所以判断锁超时的任务，可以在锁超时的时长上+5s，一个延迟时间，那么在这个延迟时间内，自动续期的任务就会得到执行，接着更新表中锁的超时时间。

思考：

这里我们没有给锁超时的任务检查代码和自动续期的代码实现，大家可以想想怎么去实现？

还有一个思考题，如果没有锁超时的任务检查，只有自动续期的检查，如果释放锁失败了，通知自动续期任务不要进行续期了，同时自动续期任务来释放锁，也就是删除锁，是否可以呢？

源码

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