问题
(1)什么是分布式锁?
(2)为什么需要分布式锁?
(3)mysql如何实现分布式锁?
(4)mysql分布式锁的优点和缺点?
简介
随着并发量的不断增加,单机的服务迟早要向多节点或者微服务进化,这时候原来单机模式下使用的synchronized或者ReentrantLock将不再适用,我们迫切地需要一种分布式环境下保证线程安全的解决方案,今天我们一起来学习一下mysql分布式锁如何实现分布式线程安全。
基础知识
mysql中提供了两个函数——get_lock(‘key‘, timeout)
和release_lock(‘key‘)
——来实现分布式锁,可以根据key
来加锁,这是一个字符串,可以设置超时时间(单位:秒),当调用release_lock(‘key‘)
或者客户端断线
的时候释放锁。
它们的使用方法如下:
mysql> select get_lock('user_1', 10);
-> 1
mysql> select release_lock('user_1');
-> 1
get_lock(‘user_1‘, 10)
如果10秒之内获取到锁则返回1,否则返回0;
release_lock(‘user_1‘)
如果该锁是当前客户端持有的则返回1,如果该锁被其它客户端持有着则返回0,如果该锁没有被任何客户端持有则返回null;
多客户端案例
为了便于举例【本篇文章由“彤哥读源码”原创,请支持原创,谢谢!】,这里的超时时间全部设置为0,也就是立即返回。
时刻 | 客户端A | 客户端B |
---|---|---|
1 | get_lock(‘user_1‘, 0) -> 1 | - |
2 | - | get_lock(‘user_1‘, 0) -> 0 |
3 | - | release_lock(‘user_1‘, 0) -> 0 |
4 | release_lock(‘user_1‘, 0) -> 1 | - |
5 | release_lock(‘user_2‘, 0) -> null | - |
6 | - | get_lock(‘user_1‘, 0) -> 1 |
7 | - | release_lock(‘user_1‘, 0) -> 1 |
Java实现
为了方便快速实现,这里使用 springboot2.1 + mybatis 实现,并且省略spring的配置,只列举主要的几个类。
定义Locker接口
接口中只有一个方法,入参1为加锁的key,入参2为执行的命令。
public interface Locker {
void lock(String key, Runnable command);
}
mysql分布式锁实现
mysql的实现中要注意以下两点:
(1)加锁、释放锁必须在同一个session(同一个客户端)中,所以这里不能使用Mapper接口的方式调用,因为Mapper接口有可能会导致不在同一个session。
(2)可重入性是通过ThreadLocal保证的;
@Slf4j
@Component
public class MysqlLocker implements Locker {
private static final ThreadLocal<SqlSessionWrapper> localSession = new ThreadLocal<>();
@Autowired
private SqlSessionFactory sqlSessionFactory;
@Override
public void lock(String key, Runnable command) {
// 加锁、释放锁必须使用同一个session
SqlSessionWrapper sqlSessionWrapper = localSession.get();
if (sqlSessionWrapper == null) {
// 第一次获取锁
localSession.set(new SqlSessionWrapper(sqlSessionFactory.openSession()));
}
try {
// 【本篇文章由“彤哥读源码”原创,请支持原创,谢谢!】
// -1表示没获取到锁一直等待
if (getLock(key, -1)) {
command.run();
}
} catch (Exception e) {
log.error("lock error", e);
} finally {
releaseLock(key);
}
}
private boolean getLock(String key, long timeout) {
Map<String, Object> param = new HashMap<>();
param.put("key", key);
param.put("timeout", timeout);
SqlSessionWrapper sqlSessionWrapper = localSession.get();
Integer result = sqlSessionWrapper.sqlSession.selectOne("LockerMapper.getLock", param);
if (result != null && result.intValue() == 1) {
// 获取到了锁,state加1
sqlSessionWrapper.state++;
return true;
}
return false;
}
private boolean releaseLock(String key) {
SqlSessionWrapper sqlSessionWrapper = localSession.get();
Integer result = sqlSessionWrapper.sqlSession.selectOne("LockerMapper.releaseLock", key);
if (result != null && result.intValue() == 1) {
// 释放锁成功,state减1
sqlSessionWrapper.state--;
// 当state减为0的时候说明当前线程获取的锁全部释放了,则关闭session并从ThreadLocal中移除
if (sqlSessionWrapper.state == 0) {
sqlSessionWrapper.sqlSession.close();
localSession.remove();
}
return true;
}
return false;
}
private static class SqlSessionWrapper {
int state;
SqlSession sqlSession;
public SqlSessionWrapper(SqlSession sqlSession) {
this.state = 0;
this.sqlSession = sqlSession;
}
}
}
LockerMapper.xml
定义get_lock()、release_lock()的语句。
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE mapper PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN" "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="LockerMapper">
<select id="getLock" resultType="integer">
select get_lock(#{key}, #{timeout});
</select>
<select id="releaseLock" resultType="integer">
select release_lock(#{key})
</select>
</mapper>
测试类
这里启动1000个线程,每个线程打印一句话并睡眠2秒钟。
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = Application.class)
public class MysqlLockerTest {
@Autowired
private Locker locker;
@Test
public void testMysqlLocker() throws IOException {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
// 多节点测试
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
locker.lock("lock", ()-> {
// 可重入性测试
locker.lock("lock", ()-> {
System.out.println(String.format("time: %d, threadName: %s", System.currentTimeMillis(), Thread.currentThread().getName()));
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
});
}, "Thread-"+i).start();
}
System.in.read();
}
}
运行结果
查看运行结果发现每隔2秒打印一个线程的信息,说明这个锁是有效的,至于分布式环境下面的验证也很简单,起多个MysqlLockerTest实例即可。
time: 1568715905952, threadName: Thread-3
time: 1568715907955, threadName: Thread-4
time: 1568715909966, threadName: Thread-8
time: 1568715911967, threadName: Thread-0
time: 1568715913969, threadName: Thread-1
time: 1568715915972, threadName: Thread-9
time: 1568715917975, threadName: Thread-6
time: 1568715919997, threadName: Thread-5
time: 1568715921999, threadName: Thread-7
time: 1568715924001, threadName: Thread-2
总结
(1)分布式环境下需要使用分布式锁,单机的锁将无法保证线程安全;
(2)mysql分布式锁是基于get_lock(‘key‘, timeout)
和release_lock(‘key‘)
两个函数实现的;
(3)mysql分布式锁是可重入锁;
彩蛋
使用mysql分布式锁需要注意些什么呢?
答:必须保证多个服务节点使用的是同一个mysql库【本篇文章由“彤哥读源码”原创,请支持原创,谢谢!】。
mysql分布式锁具有哪些优点?
答:1)方便快捷,因为基本每个服务都会连接数据库,但是不是每个服务都会使用redis或者zookeeper;
2)如果客户端断线了会自动释放锁,不会造成锁一直被占用;
3)mysql分布式锁是可重入锁,对于旧代码的改造成本低;
mysql分布式锁具有哪些缺点?
答:1)加锁直接打到数据库,增加了数据库的压力;
2)加锁的线程会占用一个session,也就是一个连接数,如果并发量大可能会导致正常执行的sql语句获取不到连接;
3)服务拆分后如果每个服务使用自己的数据库,则不合适;
4)相对于redis或者zookeeper分布式锁,效率相对要低一些;
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