利用 DB 实现分布式锁的思路

概述

以前参加过一个库存系统,由于其业务复杂性,搞了很多个应用来支撑。这样的话一份库存数据就有可能同时有多个应用来修改库存数据。比如说,有定时任务域xx.cron,和SystemA域和SystemB域这几个JAVA应用,可能同时修改同一份库存数据。如果不做协调的话,就会有脏数据出现。对于跨JAVA进程的线程协调,可以借助外部环境,例如DB或者Redis。下文介绍一下如何使用DB来实现分布式锁。

设计

本文设计的分布式锁的交互方式如下:
1、根据业务字段生成transaction_id,并线程安全的创建锁资源
2、根据transaction_id申请锁
3、释放锁

动态创建锁资源

在使用synchronized关键字的时候,必须指定一个锁对象。

进程内的线程可以基于obj来实现同步。obj在这里可以理解为一个锁对象。如果线程要进入synchronized代码块里,必须先持有obj对象上的锁。这种锁是JAVA里面的内置锁,创建的过程是线程安全的。那么借助DB,如何保证创建锁的过程是线程安全的呢?可以利用DB中的UNIQUE KEY特性,一旦出现了重复的key,由于UNIQUE KEY的唯一性,会抛出异常的。在JAVA里面,是SQLIntegrityConstraintViolationException异常。

transaction_id是事务Id,比如说,可以用

仓库 + 条码 + 销售模式

来组装一个transaction_id,表示某仓库某销售模式下的某个条码资源。不同条码,当然就有不同的transaction_id。如果有两个应用,拿着相同的transaction_id来创建锁资源的时候,只能有一个应用创建成功。

一条distributed_lock记录插入成功了,就表示一份锁资源创建成功了。

DB连接池列表设计

在写操作频繁的业务系统中,通常会进行分库,以降低单数据库写入的压力,并提高写操作的吞吐量。如果使用了分库,那么业务数据自然也都分配到各个数据库上了。在这种水平切分的多数据库上使用DB分布式锁,可以自定义一个DataSouce列表。并暴露一个getConnection(String transactionId)方法,按照transactionId找到对应的Connection

实现代码如下:

首先编写一个initDataSourceList方法,并利用Spring的PostConstruct注解初始化一个DataSource 列表。相关的DB配置从db.properties读取。

DataSource使用阿里的DruidDataSource

接着最重要的一个实现getConnection(String transactionId)方法。实现原理很简单,获取transactionId的hashcode,并对DataSource的长度取模即可。

连接池列表设计好后,就可以实现往distributed_lock表插入数据了。

根据transactionId锁住线程

接下来利用DB的select for update特性来锁住线程。当多个线程根据相同的transactionId并发同时操作select for update的时候,只有一个线程能成功,其他线程都block住,直到select for update成功的线程使用commit操作后,block住的所有线程的其中一个线程才能开始干活。我们在上面的DistributedLock类中创建一个lock方法。

实现解锁操作

当线程执行完任务后,必须手动的执行解锁操作,之前被锁住的线程才能继续干活。在我们上面的实现中,其实就是获取到当时select for update成功的线程对应的Connection,并实行commit操作即可。

那么如何获取到呢?我们可以利用ThreadLocal。首先在DistributedLock类中定义

每次调用lock方法的时候,把Connection放置到ThreadLocal里面。我们修改lock方法。

这样子,当获取到Connection后,将其设置到ThreadLocal中,如果lock方法出现异常,则将其从ThreadLocal中移除掉。

有了这几步后,我们可以来实现解锁操作了。我们在DistributedLock添加一个unlock方法。

缺点

毕竟是利用DB来实现分布式锁,对DB还是造成一定的压力。当时考虑使用DB做分布式的一个重要原因是,我们的应用是后端应用,平时流量不大的,反而关键的是要保证库存数据的正确性。对于像前端库存系统,比如添加购物车占用库存等操作,最好别使用DB来实现分布式锁了。

进一步思考

如果想锁住多份数据该怎么实现?比如说,某个库存操作,既要修改物理库存,又要修改虚拟库存,想锁住物理库存的同时,又锁住虚拟库存。其实也不是很难,参考lock方法,写一个multiLock方法,提供多个transactionId的入参,for循环处理就可以了。这个后续有时间再补上。

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关于作者:Sam哥哥

互联网技术爱好者,目前就职于广州唯品会担任JAVA高级开发。个人的csdn技术博客如下:http://blog.csdn.net/linsongbin1本人伯乐在线的文章,都出自这个csdn博客 个人主页 · 我的文章 · 15

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