MySQL实现分布式锁

基于MySQL分布式锁实现原理及代码

工欲善其事必先利其器，在基于MySQL实现分布式锁之前，我们要先了解一点MySQL锁自身的相关内容

MySQL锁

我们知道：锁是计算机协调多个进程或者线程并发访问同一资源的机制，而在数据库中，除了传统的机器资源的争用之外，存储下来的数据也属于供用户共享的资源，所以如何保证数据并发的一致性，有效性是每个数据库必须解决的问题。

除此之外，锁冲突也是影响数据库并发性能的主要因素，所以锁对于数据库而言就显得非常重要，也非常复杂。

而存储引擎是MySQL中非常重要的底层组件，主要用来处理不同类型的SQL操作，其中包括创建，读取，删除和修改操作。在MySQL中提供了不同类型的存储引擎，根据其不同的特性提供了不同的存储机制，索引和锁功能。

根据show engines;能够列出MySQL下支持的存储引擎

如果没有特殊指定，那么在MySQL8.0中会设置InnoDB为默认的存储引擎

在实际工作中，根据需求选择最多的两种存储引擎分别为：

• InnoDB

• MyISAM

所以我们主要针对这两种类型来介绍MySQL的锁

InnoDB

InnoDB支持多粒度锁定，可以支持行锁，也可以支持表锁。如果没有升级锁粒度，那么默认情况下是以行锁来设计的。

关于行锁和表锁的介绍：

• 行锁对指定数据进行加锁，锁定粒度最小，开销大，加锁慢，容易出现死锁问题，出现锁冲突的概率最小，并发性最高

• 表锁对整个表进行加锁，锁定粒度大，开销小，加锁快，不会出现死锁，出现锁冲突的概率最大，并发性最低

这里没法说明那种锁最好，只有合适不合适

在行级锁中，可以分为两种类型

• 共享锁

• 排他锁

共享锁

共享锁又称为读锁，允许其他事务读取被锁定的对象，也可以在其上获取其他共享锁，但不能写入。

举个例子：

• 事务T在数据A拥有共享锁，那么当前事务T对数据A可以读，但是不能修改。而且事务T2同样可以对数据A拥有共享锁，这样相当于在数据A上分别存在不同事务的共享锁

• 数据A拥有了事务T的共享锁，那么就不能再拥有其他事务的排他锁

下面是关于共享锁的具体实现，关键代码:select .. from table lock in share mode

-- 创建实例表
create table tb_lock(
    id bigint primary key auto_increment,
    t_name varchar(20)
) engine=InnoDB;

开启两个窗口来测试：

自动提交全部关闭，可以通过select @@autocommit;来查看

通过以上实验，我们总结:

• 共享锁基于行锁处理，不同事务可以在同一条数据上获取共享锁

• 如果多个事务在同一条数据上获取共享锁，当想要修改该条数据的时候，会出现阻塞状态。直到其他事务将锁释放，该能够继续修改

修改，删除，插入会默认对涉及到的数据加上排他锁

• 单纯的select操作不会有任何影响，select不会加任何锁

• 执行commit;自动释放锁

排它锁

又叫写锁。只允许获取锁的事务对数据进行操作【更新，删除】，其他事务对相同数据集只能进行读取，不能有跟新或者删除操作。而且也不能在相同数据集获取到共享锁。

没错，就是这么霸道

在MySQL中，想要基于排它锁实现行级锁，就需要对表中索引列加锁，否则的话，排它锁就属于表级锁

下面一一来展示，关键代码：select .. from XX for update

首先是有索引列状态

通过以上实验，得到结论：

• 对索引列进行加锁的锁定级别为行级锁，如上所示，当其他事务想要对相同的数据再次加锁的时候，就会进行到阻塞状态。并且如果等待时间过长，会出现如下异常：

Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

• 对不同行数据再次加排它锁，是没有任何问题的。

• 对已经上锁的相同数据做修改和删除操作不需要多说，因为InnoDB默认会对其加入排它锁

下面是无索引列状态

通过以上实验，得到结论：

• 对非索引列其中一条数据加入了排它锁后，在其他事务中对不同数据再次加入排它锁，进入了阻塞状态

• 说明当加锁列属于非索引时，InnoDB会对整个表进行上锁，进入到表级锁

接下来我们来看看MyISAM的方式

MyISAM

MyISAM属于表级锁，被用来防止任何其他事务访问表的锁。

其中表锁又分为两种形式

• 表共享读锁： READ

• 表独占写锁： WRITE

这里我们要注意：表级锁只能防止其他会话进行不适当的读取或写入。

• 持有WRITE 锁的会话可以执行表级操作，比如DELETE或者TRUNCATE

• 持有会话READ锁，不能够执行DELETE或者TRUNCATE操作

表共享读锁

不管是READ还是WRITE，都是通过lock table 来获取表锁的，而READ锁拥有如下特性：

• 持有锁的会话可以读取表，但是不能进行写入操作

• 多个会话可以同时获取READ表的锁，而其他会话可以在不显式获取READ锁的情况下读取该表：也就是说直接通过select来操作

那么，接下来我们来看实际操作，关键代码：lock tables table_name read

create table tb_lock_isam(
    id bigint primary key auto_increment,
    t_name varchar(20)
) engine=MyISAM;

开启两个窗口来进行操作：

通过以上实战，验证以下结论：

• 在当前事务下，获取到读锁，直接查询锁定表是没有问题的，但是如果想要读取其他表下的数据，那么就会出现以下异常：因为其他表并没有LOCK在其中

Table 'tb_lock' was not locked with LOCK TABLES

• 事务A获取到读锁之后，在其他事务中是可以正常读取的，并且也可以再次获取读锁。

• 在读锁中如果想要进行插入操作是不会成功的，出现以下异常：

Table 'tb_lock_isam' was locked with a READ lock and can't be updated

• 当前表获取到读锁之后，在当前表没有释放读锁之前，再获取写锁会一直进入到阻塞状态。

• 可以通过非加锁方式来读取数据，但是要注意：一定是在不同的事务下

表独占写锁

WRITE锁的特性和排它锁的特性非常相似，都特别霸道：

• 持有锁的会话可以读写表

• 只有持有锁的会话才能访问该表。在释放锁之前，没有其他会话可以访问它

• 其他会话对表的锁请求在WRITE持有锁时被阻塞

还是通过具体实战来进行演示效果，关键代码：lock tables table_name write

通过以上实战，验证以下结论：

• 当事务获取到当前表的WRITE锁的时候，在当前事务下可以对获取锁的表进行任何操作，其他事务无法对表进行任意操作。

• 在不同事务下不会对其他表的操作有影响

• 在当前事务获取到WRITE锁之后，只能在当前事务下操作获取锁的表，无法操作其他表，否则会出现以下异常

Table 'tb_index' was not locked with LOCK TABLES'

【注意】

MyISAM在执行查询语句之前，会自动给涉及的所有表加读锁，在执行更新操作前，会自动给涉及的表加写锁，这个过程并不需要用户干预，因此用户一般不需要使用命令来显式加锁

分布式锁实现

既然已经了解到了MySQL锁相关内容，那么我们就来看看如何实现，首先我们需要创建一张数据表

当然，只需要初始化创建一次

create table if not exists fud_distribute_lock(
    id bigint unsigned primary key auto_increment,
    biz varchar(50) comment '业务Key'
    unique(biz)
) engine=innodb;

在其中，biz是为了区分不同的业务，也可以理解为资源隔离，并且对biz设置唯一索引，也能够防止其锁级别变为表级锁

既然for udpate就是加锁成功，事务提交就自动释放锁，那么这个事情就非常好办了：

// 省略了构造方法，需要传入DataSource和biz

private static final String SELECT_SQL =
    "SELECT * FROM fud_distribute_lock WHERE `biz` = ? for update";
private static final String INSERT_SQL =
    "INSERT INTO fud_distribute_lock(`biz`) values(?)";

// 从构造方法中传入
private final DataSource source;
private Connection connection;

public void lock() {
    PreparedStatement psmt = null;
    ResultSet rs = null;

    try {
        // while(true);
        for (; ; ) {
            connection = this.source.getConnection();
            // 关闭自动提交事务
            connection.setAutoCommit(false);

psmt = connection.prepareStatement(SELECT_SQL);
            psmt.setString(1, biz);
            rs = psmt.executeQuery();
            if (rs.next()) {
                return;
            }
            connection.commit();
            close(connection, psmt, rs);
            // 如果没有相关查询，需要插入
            Connection updConnection = this.source.getConnection();
            PreparedStatement insertStatement = null;
            try {
                insertStatement = updConnection.prepareStatement(INSERT_SQL);
                insertStatement.setString(1, biz);
                if (insertStatement.executeUpdate() == 1) {
                    LOGGER.info("创建锁记录成功");
                }
            } catch (Exception e) {
                LOGGER.error("创建锁记录异常：{}", e.getMessage());
            } finally {
                close(insertStatement, updConnection);
            }
        }
    } catch (Exception e) {
        LOGGER.error("lock异常信息：{}", e.getMessage());
        throw new BusException(e);
    } finally {
        close(psmt, rs);
    }
}

public void unlock() {
    try {
        // 事务提交之后自动解锁
        connection.commit();
        close(connection);
    } catch (Exception e) {
        LOGGER.error("unlock异常信息：{}", e.getMessage());
        throw new BusException(e);
    }
}

public void close(AutoCloseable... closeables) {
    Arrays.stream(closeables).forEach(closeable -> {
        if (null != closeable) {
            try {
                closeable.close();
            } catch (Exception e) {
                LOGGER.error("close关闭异常：{}", e.getMessage());
            }
        }
    });
}

难点：为什么需要for(;

如果一个请求是第一次进来的，比如biz=order，在这个表中是不会存储order这条记录，那么select ...for update就不会生效，所以就需要先将order插入到表记录中，也就是执行insert操作。

insert执行成功之后，记录select...for update，这样获取锁才能生效

来源：https://blog.51cto.com/u_14948012/5526375