牛逼！用 MySQL 實(shí)現(xiàn)一個(gè)分布式鎖，這也太強(qiáng)了。。。
點(diǎn)擊關(guān)注公眾號(hào)，Java干貨及時(shí)送達(dá)
以前參加過(guò)一個(gè)庫(kù)存系統(tǒng)，由于其業(yè)務(wù)復(fù)雜性，搞了很多個(gè)應(yīng)用來(lái)支撐。這樣的話一份庫(kù)存數(shù)據(jù)就有可能同時(shí)有多個(gè)應(yīng)用來(lái)修改庫(kù)存數(shù)據(jù)。
比如說(shuō)，有定時(shí)任務(wù)域xx.cron，和SystemA域和SystemB域這幾個(gè)JAVA應(yīng)用，可能同時(shí)修改同一份庫(kù)存數(shù)據(jù)。如果不做協(xié)調(diào)的話，就會(huì)有臟數(shù)據(jù)出現(xiàn)。
對(duì)于跨JAVA進(jìn)程的線程協(xié)調(diào)，可以借助外部環(huán)境，例如DB或者Redis。
下文介紹一下如何使用DB來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖。
設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的分布式鎖的交互方式如下：
1、根據(jù)業(yè)務(wù)字段生成transaction_id，并線程安全的創(chuàng)建鎖資源
2、根據(jù)transaction_id申請(qǐng)鎖
3、釋放鎖
動(dòng)態(tài)創(chuàng)建鎖資源
在使用synchronized關(guān)鍵字的時(shí)候，必須指定一個(gè)鎖對(duì)象。
synchronized(obj) {
...
}
進(jìn)程內(nèi)的線程可以基于obj來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。obj在這里可以理解為一個(gè)鎖對(duì)象。如果線程要進(jìn)入synchronized代碼塊里，必須先持有obj對(duì)象上的鎖。這種鎖是JAVA里面的內(nèi)置鎖，創(chuàng)建的過(guò)程是線程安全的。
那么借助DB，如何保證創(chuàng)建鎖的過(guò)程是線程安全的呢？可以利用DB中的UNIQUE KEY特性，一旦出現(xiàn)了重復(fù)的key，由于UNIQUE KEY的唯一性，會(huì)拋出異常的。
在JAVA里面，是SQLIntegrityConstraintViolationException異常。
create table distributed_lock
(
id BIGINT UNSIGNED PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
transaction_id varchar(128) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '事務(wù)id',
last_update_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP NOT NULL COMMENT '最后更新時(shí)間',
create_time TIMESTAMP DEFAULT '0000-00-00 00:00:00' NOT NULL COMMENT '創(chuàng)建時(shí)間',
UNIQUE KEY `idx_transaction_id` (`transaction_id`)
)
transaction_id是事務(wù)Id，比如說(shuō)，可以用
倉(cāng)庫(kù) + 條碼 + 銷(xiāo)售模式
來(lái)組裝一個(gè)transaction_id，表示某倉(cāng)庫(kù)某銷(xiāo)售模式下的某個(gè)條碼資源。不同條碼，當(dāng)然就有不同的transaction_id。如果有兩個(gè)應(yīng)用，拿著相同的transaction_id來(lái)創(chuàng)建鎖資源的時(shí)候，只能有一個(gè)應(yīng)用創(chuàng)建成功。
一條
distributed_lock記錄插入成功了，就表示一份鎖資源創(chuàng)建成功了。另外，關(guān)注公眾號(hào)Java技術(shù)棧，在后臺(tái)回復(fù)：面試，可以獲取我整理的 Java 系列面試題和答案，非常齊全。
DB連接池列表設(shè)計(jì)
在寫(xiě)操作頻繁的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，通常會(huì)進(jìn)行分庫(kù)，以降低單數(shù)據(jù)庫(kù)寫(xiě)入的壓力，并提高寫(xiě)操作的吞吐量。最新 Java 核心技術(shù)教程，都在這了。
如果使用了分庫(kù)，那么業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自然也都分配到各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上了。在這種水平切分的多數(shù)據(jù)庫(kù)上使用DB分布式鎖，可以自定義一個(gè)DataSouce列表。并暴露一個(gè)getConnection(String transactionId)方法，按照transactionId找到對(duì)應(yīng)的Connection。
package dlock;
import com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.PostConstruct;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.sql.Connection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Properties;
@Component
public class DataSourcePool {
private List<DruidDataSource> dlockDataSources = new ArrayList<>();
@PostConstruct
private void initDataSourceList() throws IOException {
Properties properties = new Properties();
FileInputStream fis = new FileInputStream("db.properties");
properties.load(fis);
Integer lockNum = Integer.valueOf(properties.getProperty("DLOCK_NUM"));
for (int i = 0; i < lockNum; i++) {
String user = properties.getProperty("DLOCK_USER_" + i);
String password = properties.getProperty("DLOCK_PASS_" + i);
Integer initSize = Integer.valueOf(properties.getProperty("DLOCK_INIT_SIZE_" + i));
Integer maxSize = Integer.valueOf(properties.getProperty("DLOCK_MAX_SIZE_" + i));
String url = properties.getProperty("DLOCK_URL_" + i);
DruidDataSource dataSource = createDataSource(user,password,initSize,maxSize,url);
dlockDataSources.add(dataSource);
}
}
private DruidDataSource createDataSource(String user, String password, Integer initSize, Integer maxSize, String url) {
DruidDataSource dataSource = new DruidDataSource();
dataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
dataSource.setUsername(user);
dataSource.setPassword(password);
dataSource.setUrl(url);
dataSource.setInitialSize(initSize);
dataSource.setMaxActive(maxSize);
return dataSource;
}
public Connection getConnection(String transactionId) throws Exception {
if (dlockDataSources.size() <= 0) {
return null;
}
if (transactionId == null || "".equals(transactionId)) {
throw new RuntimeException("transactionId是必須的");
}
int hascode = transactionId.hashCode();
if (hascode < 0) {
hascode = - hascode;
}
return dlockDataSources.get(hascode % dlockDataSources.size()).getConnection();
}
}
首先編寫(xiě)一個(gè)initDataSourceList方法，并利用Spring的PostConstruct注解初始化一個(gè)DataSource 列表。相關(guān)的DB配置從db.properties讀取。
DLOCK_NUM=2
DLOCK_USER_0="user1"
DLOCK_PASS_0="pass1"
DLOCK_INIT_SIZE_0=2
DLOCK_MAX_SIZE_0=10
DLOCK_URL_0="jdbc:mysql://localhost:3306/test1"
DLOCK_USER_1="user1"
DLOCK_PASS_1="pass1"
DLOCK_INIT_SIZE_1=2
DLOCK_MAX_SIZE_1=10
DLOCK_URL_1="jdbc:mysql://localhost:3306/test2"
DataSource使用阿里的DruidDataSource。
接著最重要的一個(gè)實(shí)現(xiàn)getConnection(String transactionId)方法。實(shí)現(xiàn)原理很簡(jiǎn)單，獲取transactionId的hashcode，并對(duì)DataSource的長(zhǎng)度取模即可。
連接池列表設(shè)計(jì)好后，就可以實(shí)現(xiàn)往distributed_lock表插入數(shù)據(jù)了。
推薦閱讀：Spring Boot Redis 實(shí)現(xiàn)分布式鎖
package dlock;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.sql.*;
@Component
public class DistributedLock {
@Autowired
private DataSourcePool dataSourcePool;
/**
* 根據(jù)transactionId創(chuàng)建鎖資源
*/
public String createLock(String transactionId) throws Exception{
if (transactionId == null) {
throw new RuntimeException("transactionId是必須的");
}
Connection connection = null;
Statement statement = null;
try {
connection = dataSourcePool.getConnection(transactionId);
connection.setAutoCommit(false);
statement = connection.createStatement();
statement.executeUpdate("INSERT INTO distributed_lock(transaction_id) VALUES ('" + transactionId + "')");
connection.commit();
return transactionId;
}
catch (SQLIntegrityConstraintViolationException icv) {
//說(shuō)明已經(jīng)生成過(guò)了。
if (connection != null) {
connection.rollback();
}
return transactionId;
}
catch (Exception e) {
if (connection != null) {
connection.rollback();
}
throw e;
}
finally {
if (statement != null) {
statement.close();
}
if (connection != null) {
connection.close();
}
}
}
}
根據(jù)transactionId鎖住線程
接下來(lái)利用DB的select for update特性來(lái)鎖住線程。當(dāng)多個(gè)線程根據(jù)相同的transactionId并發(fā)同時(shí)操作select for update的時(shí)候，只有一個(gè)線程能成功，其他線程都block住，直到select for update成功的線程使用commit操作后，block住的所有線程的其中一個(gè)線程才能開(kāi)始干活。我們?cè)谏厦娴?code style="font-size: 14px;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(239, 112, 96);">DistributedLock類(lèi)中創(chuàng)建一個(gè)lock方法。
public boolean lock(String transactionId) throws Exception {
Connection connection = null;
PreparedStatement preparedStatement = null;
ResultSet resultSet = null;
try {
connection = dataSourcePool.getConnection(transactionId);
preparedStatement = connection.prepareStatement("SELECT * FROM distributed_lock WHERE transaction_id = ? FOR UPDATE ");
preparedStatement.setString(1,transactionId);
resultSet = preparedStatement.executeQuery();
if (!resultSet.next()) {
connection.rollback();
return false;
}
return true;
} catch (Exception e) {
if (connection != null) {
connection.rollback();
}
throw e;
}
finally {
if (preparedStatement != null) {
preparedStatement.close();
}
if (resultSet != null) {
resultSet.close();
}
if (connection != null) {
connection.close();
}
}
}
實(shí)現(xiàn)解鎖操作
當(dāng)線程執(zhí)行完任務(wù)后，必須手動(dòng)的執(zhí)行解鎖操作，之前被鎖住的線程才能繼續(xù)干活。在我們上面的實(shí)現(xiàn)中，其實(shí)就是獲取到當(dāng)時(shí)select for update成功的線程對(duì)應(yīng)的Connection，并實(shí)行commit操作即可。
那么如何獲取到呢？我們可以利用ThreadLocal。首先在DistributedLock類(lèi)中定義
private ThreadLocal<Connection> threadLocalConn = new ThreadLocal<>();
每次調(diào)用lock方法的時(shí)候，把Connection放置到ThreadLocal里面。我們修改lock方法。
public boolean lock(String transactionId) throws Exception {
Connection connection = null;
PreparedStatement preparedStatement = null;
ResultSet resultSet = null;
try {
connection = dataSourcePool.getConnection(transactionId);
threadLocalConn.set(connection);
preparedStatement = connection.prepareStatement("SELECT * FROM distributed_lock WHERE transaction_id = ? FOR UPDATE ");
preparedStatement.setString(1,transactionId);
resultSet = preparedStatement.executeQuery();
if (!resultSet.next()) {
connection.rollback();
threadLocalConn.remove();
return false;
}
return true;
} catch (Exception e) {
if (connection != null) {
connection.rollback();
threadLocalConn.remove();
}
throw e;
}
finally {
if (preparedStatement != null) {
preparedStatement.close();
}
if (resultSet != null) {
resultSet.close();
}
if (connection != null) {
connection.close();
}
}
}
這樣子，當(dāng)獲取到Connection后，將其設(shè)置到ThreadLocal中，如果lock方法出現(xiàn)異常，則將其從ThreadLocal中移除掉。
有了這幾步后，我們可以來(lái)實(shí)現(xiàn)解鎖操作了。我們?cè)?code style="font-size: 14px;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(239, 112, 96);">DistributedLock添加一個(gè)unlock方法。
public void unlock() throws Exception {
Connection connection = null;
try {
connection = threadLocalConn.get();
if (!connection.isClosed()) {
connection.commit();
connection.close();
threadLocalConn.remove();
}
} catch (Exception e) {
if (connection != null) {
connection.rollback();
connection.close();
}
threadLocalConn.remove();
throw e;
}
}
缺點(diǎn)
對(duì)于像前端庫(kù)存系統(tǒng)，比如添加購(gòu)物車(chē)占用庫(kù)存等操作，最好別使用DB來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖了。
進(jìn)一步思考
如果想鎖住多份數(shù)據(jù)該怎么實(shí)現(xiàn)？
比如說(shuō)，某個(gè)庫(kù)存操作，既要修改物理庫(kù)存，又要修改虛擬庫(kù)存，想鎖住物理庫(kù)存的同時(shí)，又鎖住虛擬庫(kù)存。
其實(shí)也不是很難，參考lock方法，寫(xiě)一個(gè)multiLock方法，提供多個(gè)transactionId的入?yún)ⅲ琭or循環(huán)處理就可以了。
最后，關(guān)注公眾號(hào)Java技術(shù)棧，在后臺(tái)回復(fù)：面試，可以獲取我整理的 Java 系列面試題和答案，非常齊全。
來(lái)源：https://blog.csdn.net/linsongbin1/article/details/79444274
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