基于数据库的分布式锁方案

2025-03-01

基于数据库的分布式锁方案：

锁的表结构

CREATE TABLE `resource_lock`
(
  `keyResource` varchar(45) COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '资源主键',
  `lockStatus`       char(1) COLLATE utf8_bin     NOT NULL DEFAULT '' COMMENT 'S-成功,F-失败,P-过期',
  `lockFlag`    int(10) unsigned             NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '1是已经锁 0是未锁',
  `beginTime`   datetime                              DEFAULT NULL COMMENT '开始时间',
  `endTime`     datetime                              DEFAULT NULL COMMENT '结束时间',
  `UUID`    char(36) COLLATE utf8_bin NOT NULL DEFAULT '抢到锁的节点的UUID',
  `time`         int(10) unsigned             NOT NULL DEFAULT '60' COMMENT '方法生命周期内只允许一个结点获取一次锁，单位：分钟',
  PRIMARY KEY (`keyResource`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB
  DEFAULT CHARSET = utf8
  COLLATE = utf8_bin

ResourceMapper.xml 自定义 SQL 语句 :

使用select for ... update：查询数据的同时为数据加写锁，直到事务提交时释放。

注意，在Springboot+Mybatis中，数据源底层为每一次数据库操作（包括查询操作，即使它不修改数据）都自动执行了事务提交操作，所以在下面的 service层要使用 @Transactional 关闭自动提交，否则一加上锁就会被立刻释放。

**getLock(Param:keyResource)**：

<select id="getLock" parameterType="java.lang.String" resultType="com.michael.usercenter.model.domain.ResourceLock">
    select * from 'resource_lock'
    where keyResource = #{keyResource,jdbcType=VARCHAR}
        for update
</select>

ResourceLockService 接口设计：（仿照Redisson，设计 getLock 和 tryLock 的原因在上面 Redisson分布式锁小节有解释）
- **ResourceLock: getLock(String keyResource)**：
  1. @Transactional：主要的作用是关闭自动提交。
    
    如果不关闭自动提交，在下面调用mapper.getLock()中，select for update本身也会触发事务提交，导致锁立刻失效。
  2. 调用mapper.getLock()，返回数据库中资源的锁lock
  3. 如果lock为空，则创建lock:
    1. keyResource设为当前资源key
    2. status设为 S
    3. lockFlag设为1
    4. beginTime设为当前时间
    5. time数据库默认为60min，表示锁的生效时长
    6. endTime=beginTime+time
    7. 生成UUID并填入
    8. 向数据库中更新lock
  4. 返回lock
- boolean: tryLock(String keyResource, int waitTime, int leaseTime):
  1. @Transactional
  2. 开始waitTime计时：
    1. 调用mapper.getLock()，获取lock
    2. 检查lock的字段：
      1. 如果lockFlag为1且status为P，表示正在被占用，如果计时还未结束，则重复上一步
      2. 如果lockFlag为1且status为F，表示正在被占用但是已经过期，如果计时还未结束，则重复上一步（TODO 锁的过期管理机制）
      3. 如果lockFlag为0且status为S，表示锁空闲，进行下一步
    3. 如果计时结束，则直接返回false
  3. 如果锁空闲：
    1. beginTime设为当前时间
    2. time设为leaseTime的值
    3. endTime=beginTime+time
    4. lockFlag设为1
    5. status设为P
    6. 生成UUID并填入
    7. 向数据库中更新lock
    8. 返回true
- boolean: lock(String keyResource, int leaseTime):
  
  TODO
- void: unlock(String keyResource, String UUID):
  
  unlock() 相当于 Redisson 的 isHeldByCurrentThread() + unlock()，但是 Redisson 用 lua 脚本保证了这一组合的原子性。这里不打算引入 lua 脚本，所以整合为一个方法，配合行级锁来保证原子性。
  1. @Transactional
  2. 调用mapper.getLock()，得到lock
  3. 将lock.UUID与 UUID 比较。
  4. 如果相等：
    1. lockFlag设为0
    2. status设为S
    3. 向数据库更新lock
  5. 如果不等，则直接返回