死磕 java同步系列之mysql分布式锁
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); -> 1mysql> select release_lock('user_1'); -> 1get_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【本篇文章由公众号“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 | getlock('user1', 0) -> 1 | - |
2 | - | getlock('user1', 0) -> 0 |
3 | - | releaselock('user1', 0) -> 0 |
4 | releaselock('user1', 0) -> 1 | - |
5 | releaselock('user2', 0) -> null | - |
6 | - | getlock('user1', 0) -> 1 |
7 | - | releaselock('user1', 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@Componentpublic 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 { // 【本篇文章由公众号“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getlock()、releaselock()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-3time: 1568715907955, threadName: Thread-4time: 1568715909966, threadName: Thread-8time: 1568715911967, threadName: Thread-0time: 1568715913969, threadName: Thread-1time: 1568715915972, threadName: Thread-9time: 1568715917975, threadName: Thread-6time: 1568715919997, threadName: Thread-5time: 1568715921999, threadName: Thread-7time: 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【本篇文章由公众号“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；