Redis并发锁

php基础

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2019-9-7

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使用场景:
只要有可能由于并发而产生错误数据的地方都需要使用并发锁,而鉴于redis的速度优势和强大的功能,并发锁首先考虑用redis来实现。

首先需要了解关键的几个redis命令:

  1. SETNX key value
    只有在 key 不存在时才能成功设置 key 的值。
    设置成功,返回 1 。
    设置失败,返回 0 。

  2. GET key
    获取指定的 key 的值。
    当 key 不存在时,返回 nil ,否则,返回 key 的值。
    如果 key 不是字符串类型,那么返回一个错误。

  3. GETSET key value
    将给定 key 的值设为 value ,并返回 key 的旧值(old value)。
    功能同SET key value 和GET key 两个命令一起用。

死锁:
在某一段时间段内,有多于一个的进程同时拥有锁,会产生死锁问题。

加锁流程图:

Redis并发锁实现流程图.png

加锁流程解读:

  1. 开始;
  2. 用SETNX命令来加锁,并获取返回值。
  3. 如果返回1,说明加锁成功,返回当前锁,程序结束;
  4. 如果返回0,说明之前有其他进程已经加过锁了,但是不确定加锁的那个进程是否已崩溃,这时候需要GET命令获取到上次的锁,并判断是否已超时。
  5. 如果未超时,则当前进程等待一段时间,再重复第4步;
  6. 如果已超时,则用GETSET重新加锁并返回新锁之前的锁。
  7. 判断GETSET获取到的旧锁是否已经超时(这个判断尤为重要,因为调用GETSET命令之前,或许其他进程也已经执行到了第6步,所以,GETSET命令获取到的有可能是其他进程上得锁);
  8. 如果未超时,则继续执行第5步。
  9. 如果已超时,则把GETSET的新锁返回。程序结束;

注意:第7步,由于GETSET命令同时执行了set new_value和get old_value两个操作,并对old_value加上超时判断,可以有效避免死锁情况的发生

下面给出php的实现代码:

<?php
/**
 * redis并发锁
 * @author rockyfc
 *
 */
class RedisLockHelper
{
    private $_key;

    /**
     * @var int 过期时长
     */
    private $_timeout;

    /**
     * @var int 锁的过期时间戳
     */
    private $_expires;

    /**
     * @var Redis
     */
    private $_redis;


     /**
     * RedisLockHelper constructor.
     * @param string|array $key 键,请注意,生成键名称最好不要跟其他业务的键名称有重复
     * @param int $timeout 过期时长,默认10秒
     */
    public function __construct($key, $timeout = 10)
    {
        if(is_array($key)){
            $key = serialize($key);
        }
        $this->_key = md5($key);
        $this->_timeout = $timeout;
        $this->_redis = \Yii::$app->redis;
    }
    /**
     * 加锁
     * @param callable|null $callback 业务回调
     * @return bool|mixed
     * @throws \Exception
     */
    public function lock(callable $callback = null)
    {

        $lock = 0;

        // 获取锁
        while ($lock != 1) {
            $now = time();
            $this->_expires = $now + $this->_timeout + 1;
            $lock = $this->_redis->setnx($this->_key, $this->_expires);

            if ($lock == 1 or ($now > $this->_redis->get($this->_key)) and $now > $this->_redis->getset($this->_key, $this->_expires)) {
                //获取到锁,跳出
                break;
            } else {
                //休眠2毫秒
                usleep(2000);
            }
        }

        //执行业务代码
        if ($callback) {
            try{
                $rs = call_user_func($callback, $this->_expires);
                $this->unlock();
                return $rs;
            }catch (\Exception $e){
                $this->unlock();
                throw $e;
            }

        }


        //返回锁
        return true;

    }

    /**
     * 释放锁。
     *
     * 注意:在释放锁之前,需要先判断锁是否已经超时,如果已经超时的话,那么锁可能已由其他进程获得,
     * 这时直接执行释放操作会导致把其他进程已获得的锁也释放掉
     *
     * @return mixed
     */
    public function unlock()
    {
        $now = time();
        if ($now < $this->_expires) {
            $this->_redis->del($this->_key);
        }
    }
}

使用锁:

//有多个条件生成key
$locker = new RedisLockHelper([
            __METHOD__,
            'some_conditions...',
            'some conditions...',
]);
$locker->lock();

//业务 code ...
    
$locker->unlock();
    

或者通过回调函数的形式使用:

//有多个条件生成key
$locker = new RedisLockHelper([
    __METHOD__,
    'some_conditions...',
    'some conditions...',
]);
$locker->lock(function () {
    //业务 code ...
});

    

以上,便是一个redis并发锁的实现流程以及php的实现。

作者:softfc