基于数据库的分布式锁实现

本是古典何须时尚 2022-06-06 13:27 153阅读 0赞

**一、基于数据库表**

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的时候，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，可以执行具体内容。

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，一旦解决操作失败，就会导致记录一直在数据库中，其他线程无法在获得锁。  
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的操作。  
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。因为数据库表中数据已经存在了。

当然，我们也可以有其它方式解决上面的问题：

1、数据库是单点？那就搞两个数据库，数据库之前双向同步，一旦挂掉快速切换到备库上。  
2、没有失效时间？可以做一个定时任务，每隔一定时间把数据库中的超时数据清理一遍。  
3、非阻塞？可以写一个while循环，直到insert成功再返回成功。  
4、非重入？可以在数据库表中加一个字段，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中可以查到的话，就直接把锁分配给它即可。

**二、基于数据库表做乐观锁**

常用的方法是为数据增加一个版本标识，具体实现请参考[http://blog.csdn.net/lmb55/article/details/78266667][http_blog.csdn.net_lmb55_article_details_78266667]

**三、基于数据库表做悲观锁（排它锁）**

除了可以通过增删操作数据库表中的记录以外，还可以借助数据库中自带的锁来实现分布式锁。

我们还用上面创建的数据库表，可以通过数据库的排它锁来实现分布式锁。基于MySQL的InnoDB引擎，可以使用以下方法来实现**加锁操作**：

public boolean lock(){
                Connection.setAutoCommit(false);
                while (true) {
                      try {
                            result = select * from MethodLock where methodName = 'xxxx' for update;
                            if (result == null) {
                                  return false;
                            }
                      } catch (Exception e) {
    
                      }
                      sleep(1000);
                }
                returnType false;
          }

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（这里再多提一句，InnoDB引擎在加锁的时候，只有通过索引进行检索的时候才会使用行级锁，否则会使用表级锁。这里我们希望使用行级锁，就要给method\_name添加索引，值得注意的是，这个索引一定要创建成唯一索引，否则会出现多个重载方法之间无法同时被访问的问题。重载方法的话建议把参数类型也加上）。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。

我们可以认为获得排它锁的线程即可获得分布式锁，当获取到锁之后，可以执行方法的业务逻辑，执行完方法之后，再通过以下方法解锁：

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

通过connection.commit()操作来释放锁。

这里还可能存在另外一个问题，虽然我们对method\_name 使用了唯一索引，并且显示使用for update来使用行级锁。但是，MySql会对查询进行优化，即便在条件中使用了索引字段，但是否使用索引来检索数据是由 MySQL 通过判断不同执行计划的代价来决定的，如果 MySQL 认为全表扫效率更高，比如对一些很小的表，它就不会使用索引，这种情况下 InnoDB 将使用表锁，而不是行锁。如果发生这种情况就悲剧了。

还有一个问题，就是我们要使用排他锁来进行分布式锁的lock，那么一个排他锁长时间不提交，就会占用数据库连接。一旦类似的连接变得多了，就可能把数据库连接池撑爆。

这种方法**可以有效的解决上面提到的无法释放锁和阻塞锁的问题**：

1、阻塞锁？for update语句会在执行成功后立即返回，在执行失败时一直处于阻塞状态，直到成功。  
2、锁定之后服务宕机，无法释放？使用这种方式，服务宕机之后数据库会自己把锁释放掉。

但是还是**无法解决数据库单点和可重入的问题**。

优点：直接借助数据库容易理解；

缺点：  
1、会有各种各样的问题，在解决问题的过程中会使整个方案变的越来越复杂。  
2、操作数据库需要一定的开销，性能问题需要考虑。

总结：  
使用数据库来实现分布式锁，**这三种方式都是依赖数据库中的一张表，一种是通过表中的记录存在情况确定当前是否有锁存在，另外两种是通过数据库的乐观锁和排它锁/悲观锁来实现分布式锁**。

[http_blog.csdn.net_lmb55_article_details_78266667]: http://blog.csdn.net/lmb55/article/details/78266667