基于MySQL数据库排它锁（for update）实现的分布式锁 |
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基于MySQL数据库排它锁（for update）实现的分布式锁
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1、锁的概述
锁是Java开发中一个非常重要的知识点。锁（lock）或互斥（mutex）是一种同步机制，用于在多线程环境中控制各线程对资源的访问权限。锁旨在强制实施互斥排他、并发控制策略。 1.1、单体应用锁JDK中的锁只能在一个JVM进程内有效，我们把这种锁叫做单体应用锁。在JAVA中常见的锁有：synchronized、ReentrantLock、ReadWriteLock等。 1.2、单体应用锁的局限性 单体应用锁，在传统的单应用服务中是没有问题的，但是在现在集群高并发的场景下，就会出现问题，如下图所示： 针对单体应用锁的局限性，我们如何解决该问题呢？答案就是：借助第三方组件来实现分布式锁，多个服务可以通过第三方组件实现跨JVM、跨进程的分布式锁。 常见的分布式锁的方案有： 基于数据库的分布式锁基于Redis的分布式锁基于Zookeeper的分布式锁 方式优点缺点数据库实现简单，易理解对数据库压力大Redis易理解自己实现，较复杂，不支持阻塞Zookeeper支持阻塞需要使用Zookeeper，实现复杂Curator（Zookeeper客户端）基于Zookeeper实现，提供了锁方法依赖Zookeeper，强一致Redisson（Redis客户端）基于Redis，提供锁方法，可阻塞 2、基于MySQL的排他锁（for update）实现分布式锁 2.1、排他锁（for update）for update是一种行级锁，又叫排它锁。一旦用户对某个行施加了行级加锁，则该用户可以查询也可以更新被加锁的数据行，其它用户只能查询但不能更新被加锁的数据行。 行锁永远是独占方式锁。只有当出现如下的条件时，才会释放锁：1、执行提交（COMMIT）语句；2、退出数据库（LOG OFF）；3、程序停止运行。 2.2、实现原理引入MySQL数据库作为实现分布式锁的第三方组件，创建一个数据表用于记录分布式锁（可以区分业务模块），然后在需要使用分布式锁的地方，通过select……for update获取对应业务模块的锁记录，如果获取成功，该记录行被锁定，其他线程将只能等待，当该线程执行结束后，就会释放锁，其他线程就可以获取锁并继续执行。 2.3、实现分布式锁 2.3.1、创建表其实，基于排他锁（for update）实现的分布式锁，只需要Id和module_code两个字段即可。 CREATE TABLE `t_sys_distributedlock` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT , `module_code` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL , `module_name` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL , `expiration_time` datetime NOT NULL , `creater` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL , `create_time` datetime NOT NULL , `modifier` varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NOT NULL , `modify_time` datetime NOT NULL , PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARACTER SET=utf8 COLLATE=utf8_general_ci AUTO_INCREMENT=1 ROW_FORMAT=DYNAMIC ; 2.3.2、搭建项目这里主要基于Spring Boot、Mybatis、MySQL等搭建项目。其中，pom文件依赖如下： org.springframework.boot spring-boot-starter-web org.mybatis.spring.boot mybatis-spring-boot-starter 2.1.4 mysql mysql-connector-java runtime com.alibaba druid 1.1.11application.properties文件配置如下： server.port=8080 #数据源配置 spring.datasource.username=root spring.datasource.password=123456 spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/db_admin?useSSL=true&useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&zeroDateTimeBehavior=convertToNull&serverTimezone=Asia/Shanghai spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver spring.datasource.type=com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource #mybatis配置 mybatis.mapper-locations=classpath:mappings/**/*Mapper.xml mybatis.type-aliases-package=com.qriver.distributedlock #日志 logging.level.com.qriver.distributedlock=debug最后，SpringBoot默认的启动类，如下： @SpringBootApplication public class QriverDistributedLockApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(QriverDistributedLockApplication.class, args); } } 2.3.3、DistributedLock分布式锁对应的实体类。 /** * 分布式锁 实体类 */ public class DistributedLock implements Serializable { private int id; private String moduleCode; private String moduleName; private Date expirationTime; private String creater; private Date createTime; private String modifier; private Date modifyTime; //省略getter or setter 方法 } 2.3.4、mapper文件这里主要是提供了id=getDistributedLock的select元素。这个语句中使用了排它锁（for update）。 SELECT T.* FROM t_sys_distributedlock T AND T.module_code = #{moduleCode} for update 2.3.5、DistributedLockMapper 接口DistributedLockMapper 中定义了一个getDistributedLock方法，根据返回结果是否为空判断是否获取到了数据库的行锁。 @Mapper public interface DistributedLockMapper { public List getDistributedLock(DistributedLock lock); } 2.3.6、DistributedLockService提供了获取锁的方法，通过判断返回值是否为空，然后转换成是否获取到锁的boolean类型的值。 @Service public class DistributedLockService { @Autowired private DistributedLockMapper distributedLockMapper; public boolean tryLock(String code){ DistributedLock distributedLock = new DistributedLock(); distributedLock.setModuleCode(code); List list = distributedLockMapper.getDistributedLock(distributedLock); if(list != null && list.size() > 0){ return true; } return false; } } 2.3.7、分布式锁的应用这里实现一个DemoController类，来应用分布式锁，实现如下： @RestController public class DemoController { private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DemoController.class); @Autowired private DistributedLockService distributedLockService; @RequestMapping("mysqlLock") @Transactional(rollbackFor = Exception.class) public String testLock() throws Exception { logger.debug("进入testLock()方法;"); if(distributedLockService.tryLock("order")){ logger.debug("获取到分布式锁；"); Thread.sleep(30 * 1000); }else{ logger.debug("获取分布式锁失败；"); throw new Exception("获取分布式锁失败；"); } logger.debug("执行完成；"); return "返回结果"; } }在上述的方法上，添加了@Transactional注解，保证distributedLockService.tryLock(“order”)语句在方法执行完后才会提交该方法对应的数据，否则会直接进行commit，分布锁就会失效。 2.3.8、测试分别启动端口为8080、8081的两个实例，启动方法可以参考《IntelliJ Idea如何为一个项目启动多个项目实例》。然后，在浏览器分别访问http://localhost:8081/mysqlLock、 http://localhost:8080/mysqlLock 两个地址。 8081服务实例日志： 2021-01-17 21:18:17.317 DEBUG 28768 --- [nio-8081-exec-2] c.q.d.controller.DemoController : 进入testLock()方法; 2021-01-17 21:18:17.319 DEBUG 28768 --- [nio-8081-exec-2] c.q.d.m.D.getDistributedLock : ==> Preparing: SELECT T.* FROM t_sys_distributedlock T WHERE T.module_code = ? for update 2021-01-17 21:18:17.320 DEBUG 28768 --- [nio-8081-exec-2] c.q.d.m.D.getDistributedLock : ==> Parameters: order(String) 2021-01-17 21:18:17.323 DEBUG 28768 --- [nio-8081-exec-2] c.q.d.m.D.getDistributedLock : Preparing: SELECT T.* FROM t_sys_distributedlock T WHERE T.module_code = ? for update 2021-01-17 21:18:18.914 DEBUG 47436 --- [nio-8080-exec-2] c.q.d.m.D.getDistributedLock : ==> Parameters: order(String) 2021-01-17 21:18:47.327 DEBUG 47436 --- [nio-8080-exec-2] c.q.d.m.D.getDistributedLock : |
在上图中，每一个Tomcat就是一个JVM。而两个Tomcat提供了同样的服务，每个Tomcat上的服务中的单体应用锁只会在自己的应用中生效，这样如果两个Tomcat上的服务，同时竞争一个资源时，就可能出现问题。【本文地址】
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