Golang分布式鎖簡單案例實(shí)現(xiàn)流程

更新時(shí)間：2022年12月14日 15:39:46 作者：kina100

分布式鎖是控制分布式系統(tǒng)之間同步訪問共享資源的一種方式。如果不同的系統(tǒng)或是同一個(gè)系統(tǒng)的不同主機(jī)之間共享了一個(gè)或一組資源，那么訪問這些資源時(shí)，需要通過一些互斥手段來防止彼此之間的干擾以保證一致性，在這種情況下，就需要使用分布式鎖了

其實(shí)鎖這種東西，都能能不加就不加，鎖會(huì)導(dǎo)致程序一定程度上退回到串行化，進(jìn)而降低效率。

首先，看一個(gè)案例，如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)數(shù)器，并且是多個(gè)協(xié)程共同進(jìn)行的，就會(huì)出現(xiàn)以下的情況：

package main
import (
   "fmt"
   "sync"
)
func main() {
   numberFlag := 0
   wg := new(sync.WaitGroup)
   for i := 0; i < 200; i++ {
      wg.Add(1)
      go func() {
         defer wg.Done()
         numberFlag++
      }()
   }
   fmt.Println(numberFlag)
   wg.Wait()
}

每次執(zhí)行后的計(jì)數(shù)器結(jié)果都是不同的，這是因?yàn)橛?jì)數(shù)器本身是被不同的協(xié)程搶著+1，會(huì)產(chǎn)生多個(gè)協(xié)程同時(shí)拿到numberFlag=N的情況。為了避免這種資源競爭，要對資源進(jìn)行加鎖，使得同一時(shí)刻只有一個(gè)協(xié)程能對資源進(jìn)行操控。

package main
import (
   "fmt"
   "sync"
)
func main() {
   numberFlag := 0
   myLock := make(chan struct{}, 1)
   wg := new(sync.WaitGroup)
   for i := 0; i < 200; i++ {
      wg.Add(1)
      go func() {
         defer func() {
            // 釋放鎖
            <-myLock
         }()
         defer wg.Done()
         // 搶鎖
         myLock <- struct{}{}
         numberFlag++
      }()
   }
   wg.Wait()
   fmt.Println(numberFlag)
}

但是這種鎖只能用于你自己的本地服務(wù)，一旦出現(xiàn)多服務(wù)，比如分布式，微服務(wù)，這樣的場景，這個(gè)鎖就沒啥用了，這就需要分布式鎖。

關(guān)于分布式鎖，一般的實(shí)現(xiàn)就是用redis或者zookeeper實(shí)現(xiàn)。redis比較方便的就是大部分的服務(wù)都會(huì)使用redis，無需額外安裝依賴，而zookeeper普通服務(wù)用的并不多，即使是kafka也在新版放棄了zookeeper。

zookeeper最大的好處就是可以通過心跳檢測客戶端的情況，進(jìn)而避免重復(fù)得鎖的問題。

但是同時(shí)也產(chǎn)生了一些問題，這個(gè)心跳檢測多久一次，在心跳檢測的間隔如果出現(xiàn)了鎖超時(shí)的問題怎么辦，等等。

所以一些服務(wù)還是傾向于使用redis來實(shí)現(xiàn)分布式鎖。

package main
import (
   "fmt"
   "github.com/gomodule/redigo/redis"
   "go-face-test/redisTest/redisOne/redisConn"
   "sync"
   "time"
)
func main() {
   // 分布式鎖
   var LockName = "lockLock"
   // 十秒過期時(shí)間
   var ExpirationTime = 10
   wg := new(sync.WaitGroup)
   wg.Add(2)
   // 起兩個(gè)協(xié)程來模擬分布式服務(wù)的搶占
   go handleBusiness(LockName, ExpirationTime, "A", wg)
   go handleBusiness(LockName, ExpirationTime, "B", wg)
   wg.Wait()
}
func handleBusiness(lockName string, ExpTime int, nowGroName string, wg *sync.WaitGroup) {
   // One服務(wù)獲取鎖是否存在
   c := redisConn.Get()
   defer c.Close()
   for {
      isKeyExists, err := redis.Bool(c.Do("EXISTS", lockName))
      if err != nil {
         fmt.Println("err while checking keys:", err)
      } else {
         fmt.Println(isKeyExists)
      }
      if isKeyExists {
         // 存在這把鎖，開始自旋等待
         fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 沒搶到鎖……")
         //休息1s
         time.Sleep(time.Second)
      } else {
         // 設(shè)置一把鎖
         // 值為1，過期時(shí)間為10秒
         reply, err := c.Do("SET", lockName, 2, "EX", ExpTime, "NX")
         // 搶占失敗
         if reply == nil {
            fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 搶占鎖失敗")
            continue
         }
         // 開始業(yè)務(wù)處理
         fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 啊啊啊啊。這是一個(gè)業(yè)務(wù)處理，預(yù)計(jì)處理時(shí)間為 3s 。處理開始........")
         fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 距離處理完成還有---3s" + time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"))
         time.Sleep(time.Second)
         fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 距離處理完成還有---2s" + time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"))
         time.Sleep(time.Second)
         fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 距離處理完成還有---1s" + time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"))
         time.Sleep(time.Second)
         //業(yè)務(wù)結(jié)束,釋放鎖
         _, err = c.Do("DEL", lockName)
         if err != nil {
            fmt.Println("err while deleting:", err)
         }
         break
      }
   }
   wg.Done()
}

但是這個(gè)鎖明顯有問題:

第一，當(dāng)A服務(wù)（本案例中其實(shí)是協(xié)程模擬的）拿到鎖之后，處理超時(shí)了，鎖還沒有釋放，就已經(jīng)過期，過期后B服務(wù)就搶到了鎖，此時(shí)AB均認(rèn)為自己拿到了鎖

第二，A服務(wù)按理說只能去掉自己的服務(wù)加上的鎖，如果不止是有AB兩個(gè)服務(wù)，有更多的服務(wù)，那么A如果出現(xiàn)處理較慢，鎖超時(shí)后，B服務(wù)搶到鎖，A又處理完成所有的事釋放了鎖，那其實(shí)是釋放掉了B的鎖。也就是說，釋放鎖的時(shí)候也必須判斷是否是自己的鎖

那么就得用redis的lua來保證原子性

package main
import (
   "fmt"
   "github.com/gomodule/redigo/redis"
   "go-face-test/redisTest/redisTwo/redisConn"
   "log"
   "math/rand"
   "strconv"
   "sync"
   "time"
)
var letterRunes = []rune("abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ")
var lockCommand = `if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    redis.call("SET", KEYS[1], ARGV[1], "PX", ARGV[2] , "NX")
    return "OK"
else
    return redis.call("SET", KEYS[1], ARGV[1], "NX", "PX", ARGV[2])
end`
var delCommand = `if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("DEL", KEYS[1])
else
    return 0
end`
func main() {
   // 分布式鎖
   var LockName = "lockLock"
   // 十秒過期時(shí)間
   var ExpirationTime = 3
   wg := new(sync.WaitGroup)
   wg.Add(2)
   // 起兩個(gè)協(xié)程來模擬分布式服務(wù)的搶占
   go handleBusiness(LockName, ExpirationTime, "A", wg)
   go handleBusiness(LockName, ExpirationTime, "B", wg)
   wg.Wait()
}
func init() {
   rand.Seed(time.Now().UnixNano())
}
func handleBusiness(lockName string, ExpTime int, nowGroName string, wg *sync.WaitGroup) {
   // One服務(wù)獲取鎖是否存在
   c := redisConn.Get()
   defer c.Close()
   for {
      isKeyExists, err := redis.Bool(c.Do("EXISTS", lockName))
      if err != nil {
         fmt.Println("err while checking keys:", err)
      } else {
         fmt.Println(isKeyExists)
      }
      if isKeyExists {
         // 存在這把鎖，開始自旋等待
         fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 沒搶到鎖……")
         //休息1s
         time.Sleep(time.Second)
      } else {
         // 設(shè)置一把鎖
         // 鎖的值是根據(jù)當(dāng)前服務(wù)名稱和時(shí)間來的
         lockFlag, lockValue, _ := getLock(lockName, nowGroName, ExpTime, c)
         // 搶占失敗
         if !lockFlag {
            fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 搶占鎖失敗")
            continue
         }
         // 開始業(yè)務(wù)處理
         fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 啊啊啊啊。這是一個(gè)業(yè)務(wù)處理，預(yù)計(jì)處理時(shí)間為 " + strconv.Itoa(ExpTime) + "s 。處理開始........")
         for i := ExpTime - 1; i > 0; i-- {
            fmt.Println("當(dāng)前協(xié)程為: " + nowGroName + " 距離處理完成還有---" + strconv.Itoa(i) + "s " + time.Now().Format("2006-01-02 15:04:05"))
            time.Sleep(time.Second)
         }
         //業(yè)務(wù)結(jié)束,釋放鎖
         lockDelFlag, _ := delLock(lockName, lockValue, c)
         //獲取當(dāng)前鎖的值
         if lockDelFlag {
            fmt.Println("釋放鎖成功")
         } else {
            fmt.Println("這個(gè)鎖不是你的，或者這個(gè)鎖已經(jīng)超時(shí)")
         }
         break
      }
   }
   wg.Done()
}
// 獲得唯一鎖的值
func getLockOnlyValue(nowGroName string) string {
   nano := strconv.FormatInt(time.Now().UnixNano(), 10)
   return nowGroName + "_" + nano + "_" + RandStringRunes(6)
}
// 獲得一個(gè)鎖
func getLock(LockName, nowGroName string, timeOut int, conn redis.Conn) (bool, string, error) {
   myLockValue := getLockOnlyValue(nowGroName)
   lua := redis.NewScript(1, lockCommand)
   resp, err := lua.Do(conn, LockName, myLockValue, strconv.Itoa(timeOut*1000))
   if err != nil {
      log.Fatal(LockName, err)
      return false, "", err
   } else if resp == nil {
      return false, "", nil
   }
   s, ok := resp.(string)
   if !ok {
      return false, "", nil
   }
   if s != "OK" {
      return false, "", nil
   }
   return true, myLockValue, nil
}
// 刪除一個(gè)鎖
func delLock(LockName, LockeValue string, conn redis.Conn) (bool, error) {
   lua := redis.NewScript(1, delCommand)
   resp, err := lua.Do(conn, LockName, LockeValue)
   if err != nil {
      return false, err
   }
   reply, ok := resp.(int64)
   if !ok {
      return false, nil
   }
   return reply == 1, nil
}
func RandStringRunes(n int) string {
   b := make([]rune, n)
   for i := range b {
      b[i] = letterRunes[rand.Intn(len(letterRunes))]
   }
   return string(b)
}

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