Spring Boot基于数据库如何实现简单的分布式锁

Spring Boot基于数据库如何实现简单的分布式锁

1.简介

分布式锁的方式有很多种，通常方案有：

基于mysql数据库

基于redis

基于ZooKeeper

网上的实现方式有很多，本文主要介绍的是如果使用mysql实现简单的分布式锁，加锁流程如下图：

其实大致思想如下：

1.根据一个值来获取锁（也就是我这里的tag），如果当前不存在锁，那么在数据库插入一条记录，然后进行处理业务，当结束，释放锁（删除锁）。

2.如果存在锁，判断锁是否过期，如果过期则更新锁的有效期，然后继续处理业务，当结束时，释放锁。如果没有过期，那么获取锁失败，退出。

2.数据库设计

2.1 数据表介绍

数据库表是由JPA自动生成的，稍后会对实体进行介绍，内容如下：

CREATE TABLE `lock_info` (

`id` bigint(20) NOT NULL,

`expiration_time` datetime NOT NULL,

`status` int(11) NOT NULL,

`tag` varchar(255) NOT NULL,

PRIMARY KEY (`id`),

UNIQUE KEY `uk_tag` (`tag`)

) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci;

其中：

id：主键

tag：锁的标示，以订单为例，可以锁订单id

expiration_time：过期时间

status：锁状态，0，未锁，1，已经上锁

3.实现

本文使用SpringBoot 2.0.3.RELEASE，MySQL 8.0.16，ORM层使用的JPA。

3.1 pom

新建项目，在项目中加入jpa和mysql依赖，完整内容如下：

xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

4.0.0

org.springframework.boot

spring-boot-starter-parent

2.0.3.RELEASE

com.dalaoyang

springboot2_distributed_lock_mysql

0.0.1-SNAPSHOT

springboot2_distributed_lock_mysql

springboot2_distributed_lock_mysql

1.8

org.springframework.boot

spring-boot-starter-web

org.springframework.boot

spring-boot-starter-data-jpa

mysql

mysql-connector-java

runtime

org.springframework.boot

spring-boot-starter-test

test

&http://lt;groupId>org.projectlombok

lombok

1.16.22

provided

org.springframework.boot

spring-boot-maven-plugin

xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

4.0.0

org.springframework.boot

spring-boot-starter-parent

2.0.3.RELEASE

com.dalaoyang

springboot2_distributed_lock_mysql

0.0.1-SNAPSHOT

springboot2_distributed_lock_mysql

springboot2_distributed_lock_mysql

1.8

org.springframework.boot

spring-boot-starter-web

org.springframework.boot

spring-boot-starter-data-jpa

mysql

mysql-connector-java

runtime

org.springframework.boot

spring-boot-starter-test

test

&http://lt;groupId>org.projectlombok

lombok

1.16.22

provided

org.springframework.boot

spring-boot-maven-plugin

3.2 配置文件

配置文件配置了一下数据库信息和jpa的基本配置，如下：

server.port=20001

##数据库配置

##数据库地址

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/lock?characterEncoding=utf8&useSSL=false

##数据库用户名

spring.datasource.username=root

##数据库密码

spring.datasource.password=12345678

##数据库驱动

spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver

##validate 加载hibernate时，验证创建数据库表结构

##create 每次加载hibernate，重新创建数据库表结构，这就是导致数据库表数据丢失的原因。

##create-drop 加载hibernate时创建，退出是删除表结构

##update 加载hibernate自动更新数据库结构

##validate 启动时验证表的结构，不会创建表

##none 启动时不做任何操作

spring.jpa.hibernate.ddl-auto=update

##控制台打印sql

spring.jpa.show-sql=true

##设置innodb

spring.jpa.database-platform=org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect

3.3 实体类

实体类如下，这里给tag字段设置了唯一索引，防止重复插入相同的数据：

package com.dalaoyang.entity;

import lombok.Data;

import javax.persistence.*;

import java.util.Date;

@Data

@Entity

@Table(name = "LockInfo",

uniqueConstraints={@UniqueConstraint(columnNames={"tag"},name = "uk_tag")})

public class Lock {

public final static Integer LOCKED_STATUS = 1;

public final static Integer UNLOCKED_STATUS = 0;

/**

* 主键id

*/

@Id

@GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)

private Long id;

/**

* 锁的标示，以订单为例，可以锁订单id

*/

@Column(nullable = false)

private String tag;

/**

* 过期时间

*/

@Column(nullable = false)

private Date expirationTime;

/**

* 锁状态，0，未锁，1，已经上锁

*/

@Column(nullable = false)

private Integer status;

public Lock(String tag, Date expirationTime, Integer status) {

this.tag = tag;

this.expirationTime = expirationTime;

this.status = status;

}

public Lock() {

}

}

3.4 repository

repository层只添加了两个简单的方法，根据tag查找锁和根据tag删除锁的操作，内容如下：

package com.dalaoyang.repository;

import com.dalaoyang.entity.Lock;

import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

public interface LockRepository extends JpaRepository {

Lock findByTag(String tag);

void dhttp://eleteByTag(String tag);

}

3.5 service

service接口定义了两个方法，获取锁和释放锁，内容如下：

package com.dalaoyang.service;

public interface LockService {

/**

* 尝试获取锁

* @param tag 锁的键

* @param expiredSeconds 锁的过期时间（单位：秒），默认10s

* @return

*/

boolean tryLock(String tag, Integer expiredSeconds);

/**

* 释放锁

* @param tag 锁的键

*/

void unlock(String tag);

}

实现类对上面方法进行了实现，其内容与上述流程图中一致，这里不在做介绍，完整内容如下：

package com.dalaoyang.service.impl;

import com.dalaoyang.entity.Lock;

import com.dalaoyang.repository.LockRepository;

import com.dalaoyang.service.LockService;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.stereotype.Service;

import org.springframework.transaction.annotation.Propagation;

import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

import org.springframework.util.StringUtils;

import java.util.Calendar;

import java.util.Date;

import java.util.Objects;

@Service

public class LockServiceImpl implements LockService {

private final Integer DEFAULT_EXPIRED_SECONDS = 10;

@Autowired

private LockRepository lockRepository;

@Override

@Transactional(rollbackFor = Throwable.class)

public boolean tryLock(String tag, Integer expiredSeconds) {

if (StringUtils.isEmpty(tag)) {

throw new NullPointerException();

}

Lock lock = lockRepository.findByTag(tag);

if (Objects.isNull(lock)) {

lockRepository.save(new Lock(tag, this.addSeconds(new Date(), expiredSeconds), Lock.LOCKED_STATUS));

return true;

} else {

Date expiredTime = lock.getExpirationTime();

Date now = new Date();

if (expiredTime.before(now)) {

lock.setExpirationTime(this.addSeconds(now, expiredSeconds));

lockRepository.save(lock);

return true;

}

}

return false;

}

@Override

@Transactional(rollbackFor = Throwable.class)

public void unlock(String tag) {

if (StringUtils.isEmpty(tag)) {

throw new NullPointerException();

}

lockRepository.deleteByTag(tag);

}

private Date addSeconds(Date date, Integer seconds) {

if (Objects.isNull(seconds)){

seconds = DEFAULT_EXPIRED_SECONDS;

}

Calendar calendar = Calendar.getInstance();

calendar.setTime(date);

calendar.add(Calendar.SECOND, seconds);

return calendar.getTime();

}

}

3.6 测试类

创建了一个测试的controller进行测试，里面写了一个test方法，方法在获取锁的时候会sleep 2秒，便于我们进行测试。完整内容如下:

package com.dalaoyang.controller;

import com.dalaoyang.service.LockService;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController

public class TestController {

@Autowired

private LockService lockService;

@GetMapping("/tryLock")

public Boolean tryLock(String tag, Integer expiredSeconds) {

return lockService.tryLock(tag, expiredSeconds);

}

@GetMapping("/unlock")

public Boolean unlock(String tag) {

lockService.unlock(tag);

return true;

}

@GetMapping("/test")

public String test(String tag, Integer expiredSeconds) {

if (lockService.tryLock(tag, expiredSeconds)) {

try {

//do something

//这里使用睡眠两秒，方便观察获取不到锁的情况

Thread.sleep(2000);

} catch (Exception e) {

} finally {

lockService.unlock(tag);

}

return "获取锁成功，tag是：" + tag;

}

return "当前tag：" + tag + "已经存在锁，请稍后重试！";

}

}

3.测试

项目使用maven打包，分别使用两个端口启动，分别是20000和20001。

java -jar springboot2_distributed_lock_mysql-0.0.1-SNAPSHOT.jar --server.port=20001

java -jar springboot2_distributed_lock_mysql-0.0.1-SNAPSHOT.jar --server.port=20000

分别访问两个端口的项目，如图所示，只有一个请求可以获取锁。

4.总结

本案例实现的分布式锁只是一个简单的实现方案，还具备很多问题，不适合生产环境使用。

5.源码地址

源码地址：https://gitee.com/dalaoyang/springboot_learn/tree/master/springboot2_distributed_lock_mysql （本地下载）

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对我们的支持。

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