分布式锁的实现方式之一:数据库实现

一. 为什么要使用分布式锁

Q: 在同一个JVM进程内,多线程并发的情况下,如果保证一个代码块在同一时间只能由一个线程访问?
A: 用【锁】来保证,比如java的synchronized语法,以及Reentrantlock类等等


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Q: 如果在分布式的集群环境中,如何保证不同节点的线程同步执行呢?
A: ?


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       为了保证一个方法或属性在高并发情况下的同一时间只能被同一个线程执行,在传统单体应用单机部署的情况下,可以使用Java并发处理相关的API(如ReentrantLock或Synchronized)进行互斥控制。在单机环境中,Java中提供了很多并发处理相关的API。但是,随着业务发展的需要,原单体单机部署的系统被演化成分布式集群系统后,由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上,这将使原单机部署情况下的并发控制锁策略失效,单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。为了解决这个问题就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问,这就是分布式锁要解决的问题!
  

二. 分布式锁的特点

     1.可以保证在分布式部署的应用集群中,同一个方法在同一时间只能被一台机器上的一个线程执行。
     2.这把锁要是一把可重入锁(避免死锁)
     3.这把锁最好是一把阻塞锁(根据业务需要)
     4.有高可用的获取锁和释放锁的功能
     5.获取锁和释放锁的性能要好
  

三. 分布式锁的三种实现

1.基于数据库实现分布式锁

     要实现分布式锁,最简单的方式可能就是直接创建一张锁表,然后通过操作该表中的数据来实现了。
     当我们要锁住某个方法或资源时,我们就在该表中增加一条记录,想要释放锁的时候就删除这条记录。
     创建这样一张数据库表:

CREATE TABLE `methodLock` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
  `method_name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '锁定的方法名',
  `desc` varchar(1024) NOT NULL DEFAULT '备注信息',
  `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '保存数据时间,自动生成',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uidx_method_name` (`method_name `) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='锁定中的方法';

当我们想要锁住某个方法时,执行以下SQL:

insert into methodLock(method_name,desc) values (‘method_name’,‘desc’)

     因为我们对method_name做了唯一性约束,这里如果有多个请求同时提交到数据库的话,数据库会保证只有一个操作可以成功,那么我们就可以认为操作成功的那个线程获得了该方法的锁,可以执行方法体内容。
     当方法执行完毕之后,想要释放锁的话,需要执行以下Sql:

delete from methodLock where method_name ='method_name'

上面这种简单的实现有以下几个问题:

1、这把锁强依赖数据库的可用性,数据库是一个单点,一旦数据库挂掉,会导致业务系统不可用。
2、这把锁没有失效时间,一旦解锁操作失败,就会导致锁记录一直在数据库中,其他线程无法再获得到锁。
3、这把锁只能是非阻塞的,因为数据的insert操作,一旦插入失败就会直接报错。没有获得锁的线程并不会进入排队队列,要想再次获得锁就要再次触发获得锁操作。
4、这把锁是非重入的,同一个线程在没有释放锁之前无法再次获得该锁。因为数据中数据已经存在了。

当然,我们也可以有其他方式解决上面的问题。
1.数据库是单点?搞两个数据库,数据之前双向同步。一旦挂掉快速切换到备库上。
2.没有失效时间?只要做一个定时任务,每隔一定时间把数据库中的超时数据清理一遍。
3.非阻塞的?搞一个while循环,直到insert成功再返回成功。
4.非重入的?在数据库表中加个字段,记录当前获得锁的机器的主机信息和线程信息,那么下次再获取锁的时候先查询数据库,如果当前机器的主机信息和线程信息在数据库可以查到的话,直接把锁分配给他就可以了。

  
参考文章:
1.https://www.hollischuang.com/archives/1716
2.https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79036337
3.https://juejin.im/post/5b037d5c518825426e024473

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