分布式锁笔记

Posted Jan 18, 2025 Updated Jan 26, 2025

11 min read

分布式锁笔记

何为分布式锁？

当在分布式模型下，数据只有一份（或有限制），此时需要利用锁的技术控制某一时刻修改数据的进程数。

用一个状态值表示锁，对锁的占用和释放通过状态值来标识。

分布式锁的条件：

互斥性。在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
不会发生死锁。即使有一个客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也能保证后续其他客户端能加锁。
具有容错性。只要大部分的 Redis 节点正常运行，客户端就可以加锁和解锁。
解铃还须系铃人。加锁和解锁必须是同一个客户端，客户端自己不能把别人加的锁给解了。

分布式锁的实现：

分布式锁的实现由很多种，文件锁、数据库、Redis等等，比较多；分布式锁常见的多种实现方式：

数据库悲观锁；
数据库乐观锁；
基于Redis的分布式锁；
基于ZooKeeper的分布式锁。

在实践中，还是Redis做分布式锁性能会高一些

数据库悲观锁

所谓悲观锁，悲观锁是对数据被的修改持悲观态度（认为数据在被修改的时候一定会存在并发问题），因此在整个数据处理过程中将数据锁定。

悲观锁的实现，往往依靠数据库提供的锁机制（也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性，否则，即使在应用层中实现了加锁机制，也无法保证外部系统不会修改数据）。

数据库的行锁、表锁、排他锁等都是悲观锁，这里以行锁为例进行介绍。

以我们常用的MySQL为例，我们通过使用 select…for update 语句, 执行该语句后，会在表上加持行锁，一直到事务提交，解除行锁。

使用场景举例:

在秒杀案例中，生成订单和扣减库存的操作，可以通过商品记录的行锁，进行保护。们通过使用select…for update语句，在查询商品表库存时将该条记录加锁，待下单减库存完成后，再释放锁。

示例的SQL如下：

  
# 0.开始事务

begin;

# 1.查询出商品信息

select stockCount from seckill_good where id=1 for update;

# 2.根据商品信息生成订单

insert into seckill_order (id,good_id) values (null,1);

# 3.修改商品stockCount减一

update seckill_good set stockCount=stockCount-1 where id=1;

# 4.提交事务

commit;

以上，在对id = 1的记录修改前，先通过for update的方式进行加锁，然后再进行修改。这就是比较典型的悲观锁策略。

如果以上修改库存的代码发生并发，同一时间只有一个线程可以开启事务并获得id=1的锁，其它的事务必须等本次事务提交之后才能执行。这样我们可以保证当前的数据不会被其它事务修改。

我们使用select_for_update，另外一定要写在事务中注意：要使用悲观锁，我们必须关闭MySQL数据库中自动提交的属性，命令set autocommit=0;即可关闭，因为MySQL默认使用autocommit模式，也就是说，当你执行一个更新操作后，MySQL会立刻将结果进行提交。

悲观锁的实现，往往依靠数据库提供的锁机制。在数据库中，悲观锁的流程如下：

在对记录进行修改前，先尝试为该记录加上排他锁（exclusive locking）。
如果加锁失败，说明该记录正在被修改，那么当前查询可能要等待或者抛出异常。具体响应方式由开发者根据实际需要决定。
如果成功加锁，那么就可以对记录做修改，事务完成后就会解锁了。
其间如果有其他事务对该记录做加锁的操作，都要等待当前事务解锁或直接抛出异常。

数据库乐观锁

使用乐观锁就不需要借助数据库的锁机制了。

乐观锁的概念中其实已经阐述了他的具体实现细节：主要就是两个步骤：冲突检测和数据更新。

其实现方式有一种比较典型的就是Compare and Swap(CAS)技术。

CAS是项乐观锁技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。

CAS的实现中，在表中增加一个version字段，操作前先查询version信息，在数据提交时检查version字段是否被修改，如果没有被修改则进行提交，否则认为是过期数据。

比如前面的扣减库存问题，通过乐观锁可以实现如下：

  
# 1.查询出商品信息
select stockCount, version from seckill_good where id=1;
# 2.根据商品信息生成订单
insert into seckill_order (id,good_id) values (null,1);
# 3.修改商品库存
update seckill_good set stockCount=stockCount-1, version = version+1 where id=1, version=version;

以上，我们在更新之前，先查询一下库存表中当前版本（version），然后在做update的时候，以version 作为一个修改条件。

当我们提交更新的时候，判断数据库表对应记录的当前version与第一次取出来的version进行比对，如果数据库表当前version与第一次取出来的version相等，则予以更新，否则认为是过期数据。

CAS 乐观锁有两个问题：

(1) CAS 存在一个比较重要的问题，即ABA问题. 解决的办法是version字段顺序递增。

(2) 乐观锁的方式，在高并发时，只有一个线程能执行成功，会造成大量的失败，这给用户的体验显然是很不好的。

【资料】使用MySQL实现分布式锁

  
@Resource
private JdbcTemplate jdbcTemplate;

public boolean lock(String lockName) {
    try {
        String sql = String.format("update optimistic_lock set lock_status=1, expire_at = NOW() + INTERVAL 1 MINUTE where lock_name ='%s' and lock_status = 0 ;", lockName);
        return jdbcTemplate.update(sql) == 1;
    } catch (Exception e) {
        return false;
    }
}

public void unLock(String lockName) {
    String sql = String.format("update optimistic_lock set lock_status=0 ,expire_at=now() where lock_name='%s' ;", lockName);
    jdbcTemplate.update(sql);
}

  
mysql> desc sms_task_cron;
+-------------+------------------+------+-----+---------+----------------+
| Field       | Type             | Null | Key | Default | Extra          |
+-------------+------------------+------+-----+---------+----------------+
| id          | bigint unsigned  | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| phone       | varchar(50)      | NO   |     | NULL    |                |
| task_name   | varchar(255)     | NO   |     | NULL    |                |
| content     | varchar(255)     | NO   |     | NULL    |                |
| status      | tinyint          | NO   |     | 1       |                |
| update_time | int unsigned     | NO   |     | NULL    |                |
| create_time | int unsigned     | NO   |     | NULL    |                |
| is_deleted  | tinyint unsigned | NO   |     | 0       |                |
+-------------+------------------+------+-----+---------+----------------+
8 rows in set (0.00 sec)

# ----------------
ALTER TABLE sms_task_cron
ADD COLUMN expire_at timestamp DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP;

测试：

  
@Resource
private OptimisticLock optimisticLock;

@Test
void testOptimisticLock() {
    String lockName = "Hanson";
    IntStream.range(1, 10).parallel().forEach(x -> {
        try {
            if (optimisticLock.lock(lockName)) {
                log.info("get lock success");
            } else {
                log.warn("get lock error");
            }
        } finally {
            optimisticLock.unLock(lockName);
        }
    });
}

参考文章

【MySQL】优雅的使用MySQL实现分布式锁 https://blog.csdn.net/weixin_45683778/article/details/144564485
MySql实现分布式锁的示例代码 https://www.freexyz.net/MySQL/2954.html

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数据库悲观锁

数据库乐观锁

【资料】使用MySQL实现分布式锁

参考文章

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