谈谈分布式锁的解决办法

Posted 2021-05-01 客技院

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了谈谈分布式锁的解决办法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

谈谈分布式锁的解决办法

目前，分布式的网站或应用越来越受到很多大型网站及应用的青睐，而数据一致性问题在分布式场景中一直都是比较重要的话题。在很多场景中，我们为了保证数据的最终一致性，需要很多技术方案来支持，比如分布式事务、分布式锁等。当某个资源在多系统之间，具有共享性的时候，为了保证大家访问这个资源数据是一致的，那么就必须要求在同一时刻只能被一个客户端处理，不能并发的执行，否者就会出现同一时刻有人写，有人读，大家访问到的数据就不一致了。

一、为什么要用分布式锁

在单机时代，Java中其实提供了很多并发处理相关的API，如果有多个线程要同时访问某个共享资源的时候，我们可以采用线程间加锁的机制，即当某个线程获取到这个资源后，就立即对这个资源进行加锁，当使用完资源之后，再解锁，其它线程就可以接着使用了。例如，在Java中，甚至专门提供了一些处理锁机制的一些API（synchronize/Lock等）。

但是到了分布式系统的时代，这种线程之间的锁机制就没有作用了，系统可能会有多份并且部署在不同的机器上，这些资源已经不是在线程之间共享了，而是属于进程之间共享的资源，也就是说单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。因此，为了解决这个问题，我们就必须引入分布式锁的概念。

二、分布式锁的条件

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。
这把锁是一把可重入锁（避免死锁）
这把锁是一把阻塞锁（根据业务需求）
有高可用的获取锁和释放锁功能
获取锁和释放锁的性能要好

三、分布式锁的实现方式

目前主流的有三种，从实现的复杂度上来看，从上往下难度依次增加：

基于数据库实现
基于Redis实现
基于ZooKeeper实现

1. 基于数据库实现数据库锁

基于数据库实现分布式锁分为两种：乐观锁和悲观锁。

乐观锁机制其实就是在数据库表中引入一个唯一标识字段来实现的，这个字段具有递增特性，例如时间戳或者版本id。当我们要从数据库中读取数据的时候，同时把这个以为标识的字段也读出来，更新数据的同时也更新这个唯一标识字段，再写回数据库并更新，此时，其他线程读取数据库后，先检查数据库里的唯一标识字段的值和读取出来的值是不是一致，如果是，则正常更新，如果不是，则更新失败，说明在这个过程中有其它的进程去更新过数据了。

举个生活中例子：

图解：

（1）甲和乙有一个共同的账户，两个人同时到ATM取钱，且账户上余额为2000元

（2）甲取1500元，乙取1000元

（3）甲操作ATM机，从数据库中取出数据为account=2000和verson_id=1

（4）乙操作ATM机，从数据库中取出数据为account=2000和version_id=1

（5）甲动作快一点，先比对取出的version_id和数据库中的version_id值是否一致，发现均为1，于是修改数据为account=500和version_id=2，并执行操作和事务提交，数据库中version_id值改为2

（6）乙此时也将数据修改为account=1000，并对比取出version_id和数据库的version_id，此时却发现取出的是version_id=1，而数据库中的version_id=2，提交执行失败，操作回滚。

从上面的例子可以看出，满足乐观锁，必须要具备具备以下条件：

必须有一个具备自增条件的标识字段
在操作数据库之前，必须要对比读取的值和数据库的值是否一致

悲观锁（排它锁）是借助数据库中自带的锁来实现分布式的锁。在查询语句后面增加for update，数据库会在查询过程中给数据库表增加排他锁。当某条记录被加上排他锁之后，其他线程无法再在该行记录上增加排他锁。代码实现如下：

  
    
    
  
   
     
     
   public boolean lock(){
   
     
     
   
   
     
     
      connection.setAutoCommit(false)；
   
     
     
   
   
     
     
      while(true){
   
     
     
   
   
     
     
          result = select * from user where id = 100 for update;
   
     
     
   
   
     
     
          if(result){
   
     
     
   
   
     
     
                //结果不为空，则说明获取到了锁
   
     
     
   
   
     
     
               return true;
   
     
     
   
   
     
     
          }
   
     
     
   
   
     
     
          //没有获取到锁，继续获取
   
     
     
   
   
     
     
          sleep(1000);
   
     
     
   
   
     
     
      }
   
     
     
   
   
     
     
      return false;
   
     
     
   
   
     
     
   }

上面的示例中，user表中，id是主键，通过 forupdate 操作，数据库在查询的时候就会给这条记录加上锁。当这条记录加上排它锁之后，其它线程是无法操作这条记录的。

如果要释放这个锁，可以使用如下代码：

  
    
    
  
   
     
     
   public void unlock(){
   
     
     
   
   
     
     
        connection.commit();
   
     
     
   
   
     
     
   }