在数据库开发中分布式锁是我们组成一项事物的一种方式,他有效的提升了数据库安全性和稳定下,那么今天我们就一起来学习下数据库分布式锁的相关知识吧!

分布式锁是控制分布式系统之间同步访问共享资源的一种方式。在分布式系统中,常常需要协调他们的动作。如果不同的系统或是同一个系统的不同主机之间共享了一个或一组资源,那么访问这些资源的时候,往往需要互斥来防止彼此干扰来保证一致性,在这种情况下,便需要使用到分布式锁。

在分布式系统中,常常需要协调他们的动作。如果不同的系统或是同一个系统的不同主机之间共享了一个或一组资源,那么访问这些资源的时候,往往需要互斥来防止彼此干扰来保证一致性,这个时候,便需要使用到分布式锁。

锁的引入和局限性

锁是一种控制共享资源争抢的机制,采用互斥方式防止多线程(或多进程)间造成的冲突。锁是一种获取保护资源的凭证,就像公园门票,只有持有门票才有资格入园;锁是使得对同一类共享资源的访问串行化。没有获得锁只能排队等待,直到其他线程释放掉锁。这里需要对“同一类共享资源”正确理解,比如订单系统中的同一种商品库存,退款系统中同一个用户。

在多线程中,Java 已经提供了很好原生锁(包括synchronized,lock),前面的其他文章中也已经讲到了内置锁和显示锁的理解和使用,在此不再赘述。但是(是不是已经料到了我要说但是了呢?),在分布式系统中,因为要跨进程或者跨服务器 ,这种场景下JDK原生锁已经无法满足我们的需求,需要一种能够分布式系统中保护共享资源的方式,分布式锁在这种情况下产生了。

很多事情往往都是如此,为了解决一个问题,引入了新方案,而新方案却会带来其他的问题,又需要用更多的时间去解决新方案带来的问题。没有一个完美的方案,因此对方案的取舍,就是具体场景中应该重点关注哪些问题,忽略哪些问题的选择。

分布式锁的三要素

分布式锁是一个在分布式环境中很重要的原语,它表明不同进程间采用互斥的方式操作共享资源。如何才称得上分布式锁呢?分布式锁需要满足三个基本的条件:

外部存储

顾名思义,分布式锁是在分布式部署环境中给多个主机提供锁服务。Java具有天生的多线程优势,在同一个进程的线程中可以通过互斥锁住共享资源来保证多线程之间干扰,锁的载体是堆中共享变量,使用JDK原生锁synchronized和lock可以很方便的解决,但是将问题扩展到分布式环境中,就超出了JDK原生锁作用范畴。需要另外的存储载体,可以是共享内存或者磁盘文件。考虑到分布式锁的高可用性,避免单点问题,因此共享内存中数据是需要持久化的,这点内容会在下文中的分布式锁的高可用中涉及到。

基于数据库实现分布式锁

要实现分布式锁,最简单的方式可能就是直接创建一张锁表,然后通过操作该表中的数据来实现了。

当我们要锁住某个方法或资源时,我们就在该表中增加一条记录,想要释放锁的时候就删除这条记录。

创建这样一张数据库表:

当我们想要锁住某个方法时,执行以下SQL:

因为我们对method_name做了唯一性约束,这里如果有多个请求同时提交到数据库的话,数据库会保证只有一个操作可以成功,那么我们就可以认为操作成功的那个线程获得了该方法的锁,可以执行方法体内容。

当方法执行完毕之后,想要释放锁的话,需要执行以下Sql:

上面这种简单的实现有以下几个问题:

1、这把锁强依赖数据库的可用性,数据库是一个单点,一旦数据库挂掉,会导致业务系统不可用。

2、这把锁没有失效时间,一旦解锁操作失败,就会导致锁记录一直在数据库中,其他线程无法再获得到锁。

3、这把锁只能是非阻塞的,因为数据的insert操作,一旦插入失败就会直接报错。没有获得锁的线程并不会进入排队队列,要想再次获得锁就要再次触发获得锁操作。

4、这把锁是非重入的,同一个线程在没有释放锁之前无法再次获得该锁。因为数据中数据已经存在了。

当然,我们也可以有其他方式解决上面的问题。

数据库是单点?搞两个数据库,数据之前双向同步。一旦挂掉快速切换到备库上。

没有失效时间?只要做一个定时任务,每隔一定时间把数据库中的超时数据清理一遍。

非阻塞的?搞一个while循环,直到insert成功再返回成功。

非重入的?在数据库表中加个字段,记录当前获得锁的机器的主机信息和线程信息,那么下次再获取锁的时候先查询数据库,如果当前机器的主机信息和线程信息在数据库可以查到的话,直接把锁分配给他就可以了。

分布式锁,是控制分布式系统之间同步访问共享资源的一种方式。在分布式系统中,常常需要协调他们的动作。如果不同的系统或是同一个系统的不同主机之间共享了一个或一组资源,那么访问这些资源的时候,往往需要互斥来防止彼此干扰来保证一致性,在这种情况下,便需要使用到分布式锁。

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