java mysql 分布式锁_死磕 java同步系列之mysql分布式锁
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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，本文由公从号“彤哥读源码”原创，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 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 {
// 本文由公从号“彤哥读源码”原创 // -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 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。
select get_lock(#{key}, #{timeout});
select release_lock(#{key})
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，本文由公从号“彤哥读源码”原创。
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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