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以前參加過一個庫存系統，由于其業務復雜性，搞了很多個應用來支撐。這樣的話一份庫存數據就有可能同時有多個應用來修改庫存數據。比如說，有定時任務域xx.cron，和SystemA域和SystemB域這幾個JAVA應用，可能同時修改同一份庫存數據。如果不做協調的話，就會有臟數據出現。對于跨JAVA進程的線程協調，可以借助外部環境，例如DB或者Redis。下文介紹一下如何使用DB來實現分布式鎖。

設計

本文設計的分布式鎖的交互方式如下：1、根據業務字段生成transaction_id，并線程安全的創建鎖資源 2、根據transaction_id申請鎖 3、釋放鎖

動態創建鎖資源

在使用synchronized關鍵字的時候，必須指定一個鎖對象。

synchronized(obj)?{ ... }?

進程內的線程可以基于obj來實現同步。obj在這里可以理解為一個鎖對象。如果線程要進入synchronized代碼塊里，必須先持有obj對象上的鎖。這種鎖是JAVA里面的內置鎖，創建的過程是線程安全的。那么借助DB，如何保證創建鎖的過程是線程安全的呢？可以利用DB中的UNIQUE KEY特性，一旦出現了重復的key，由于UNIQUE KEY的唯一性，會拋出異常的。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id',last_update_time?TIMESTAMP?DEFAULT?CURRENT_TIMESTAMP?ON?UPDATE?CURRENT_TIMESTAMP?NOT?NULL?COMMENT?'最后更新時間',create_time?TIMESTAMP?DEFAULT?'0000-00-00?00:00:00'?NOT?NULL?COMMENT?'創建時間',UNIQUE?KEY?`idx_transaction_id`?(`transaction_id`) )

transaction_id是事務Id，比如說，可以用

倉庫 + 條碼 + 銷售模式

來組裝一個transaction_id，表示某倉庫某銷售模式下的某個條碼資源。不同條碼，當然就有不同的transaction_id。如果有兩個應用，拿著相同的transaction_id來創建鎖資源的時候，只能有一個應用創建成功。

一條distributed_lock記錄插入成功了，就表示一份鎖資源創建成功了。

DB連接池列表設計

在寫操作頻繁的業務系統中，通常會進行分庫，以降低單數據庫寫入的壓力，并提高寫操作的吞吐量。如果使用了分庫，那么業務數據自然也都分配到各個數據庫上了。在這種水平切分的多數據庫上使用DB分布式鎖，可以自定義一個DataSouce列表。并暴露一個getConnection(String transactionId)方法，按照transactionId找到對應的Connection。

實現代碼如下：

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<>();@PostConstructprivate?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();} }

首先編寫一個initDataSourceList方法，并利用Spring的PostConstruct注解初始化一個DataSource?列表。相關的DB配置從db.properties讀取。

DLOCK_NUM=2DLOCK_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。

接著最重要的一個實現getConnection(String transactionId)方法。實現原理很簡單，獲取transactionId的hashcode，并對DataSource的長度取模即可。

連接池列表設計好后，就可以實現往distributed_lock表插入數據了。

package?dlock;import?org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import?org.springframework.stereotype.Component;import?java.sql.*;@Component public?class?DistributedLock?{@Autowiredprivate?DataSourcePool?dataSourcePool;/***?根據transactionId創建鎖資源*/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)?{//說明已經生成過了。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transactionId鎖住線程

接下來利用DB的select for update特性來鎖住線程。當多個線程根據相同的transactionId并發同時操作select for update的時候，只有一個線程能成功，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線程才能開始干活。我們在上面的DistributedLock類中創建一個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();}}}

實現解鎖操作

當線程執行完任務后，必須手動的執行解鎖操作，之前被鎖住的線程才能繼續干活。在我們上面的實現中，其實就是獲取到當時select for update成功的線程對應的Connection，并實行commit操作即可。

那么如何獲取到呢？我們可以利用ThreadLocal。首先在DistributedLock類中定義

private?ThreadLocal<Connection>?threadLocalConn?=?new?ThreadLocal<>();

每次調用lock方法的時候，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，當獲取到Connection后，將其設置到ThreadLocal中，如果lock方法出現異常，則將其從ThreadLocal中移除掉。

有了這幾步后，我們可以來實現解鎖操作了。我們在DistributedLock添加一個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

畢竟是利用DB來實現分布式鎖，對DB還是造成一定的壓力。當時考慮使用DB做分布式的一個重要原因是，我們的應用是后端應用，平時流量不大的，反而關鍵的是要保證庫存數據的正確性。對于像前端庫存系統，比如添加購物車占用庫存等操作，最好別使用DB來實現分布式鎖了。

進一步思考

如果想鎖住多份數據該怎么實現？比如說，某個庫存操作，既要修改物理庫存，又要修改虛擬庫存，想鎖住物理庫存的同時，又鎖住虛擬庫存。其實也不是很難，參考lock方法，寫一個multiLock方法，提供多個transactionId的入參，for循環處理就可以了。

來源 |?https://samlin.blog.csdn.net/article/details/79444274

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的用数据库实现了一个分布式锁，虽简陋，但能用！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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