php并发加锁示例

5年以前  |  阅读数:691 次  |  编程语言:PHP 

在工作项目中,会遇到一些php并发访问去修改一个数据问题,如果这个数据不加锁,就会造成数据的错误。下面我将分析一个财务支付锁的问题。希望对大家有所帮助。

1 没有应用锁机制

1.1 财务支付简化版本代码


    <!--?php 
    /** 
     * pay.php 
     * 
     * 支付没有应用锁
     * 
     * Copy right (c) 2016 
     * 
     * modification history: 
     * -------------------- 
     * 2016/9/10, by CleverCode, Create 
     * 
     */ 
    //用户支付
    function pay($userId,$money)
    {

     if(false == is_int($userId) || false == is_int($money))
     {
      return false;
     } 

     //取出总额
     $total = getUserLeftMoney($userId);

     //花费大于剩余
     if($money --> $total)
     {
      return false; 
     }

     //余额
     $left = $total - $money;

     //更新余额
     return setUserLeftMoney($userId,$left);

    }

    //取出用户的余额
    function getUserLeftMoney($userId)
    {
     if(false == is_int($userId))
     {
      return 0;
     }
     $sql = "select account form user_account where userid = ${userId}";

     //$mysql = new mysql();//mysql数据库
     return $mysql->query($sql);
    }

    //更新用户余额
    function setUserLeftMoney($userId,$money)
    {
     if(false == is_int($userId) || false == is_int($money))
     {
      return false;
     }  

     $sql = "update user_account set account = ${money} where userid = ${userId}";

     //$mysql = new mysql();//mysql数据库
     return $mysql->execute($sql);
    }
    ?>

1.2 问题分析

如果有两个操作人(p和m),都用用户编号100账户,分别在pc和手机端同时登陆,100账户总余额有1000,p操作人花200,m操作人花300。并发过程如下。

p操作人:

  1. 取出用户的余额1000。
  2. 支付后剩余 800 = 1000 - 200。
  3. 更新后账户余额800。

m操作人:

  1. 取出用户余额1000。
  2. 支付后剩余700 = 1000 - 300。
  3. 支付后账户余额700。

两次支付后,账户的余额居然还有700,应该的情况是花费了500,账户余额500才对。造成这个现象的根本原因,是并发的时候,p和m同时操作取到的余额数据都是1000。

2 加锁设计

锁的操作一般只有两步,一 获取锁(getLock);二是释放锁(releaseLock)。但现实锁的方式有很多种,可以是文件方式实现;sql实现;Memcache实现;根据这种场景我们考虑使用策略模式。

2.1 类图设计如下

2.2 php源码设计如下

LockSystem.php


    <!--?php 
    /** 
     * LockSystem.php 
     * 
     * php锁机制
     * 
     * Copy right (c) 2016
     * 
     * modification history: 
     * -------------------- 
     * 2016/9/10, by CleverCode, Create 
     * 
     */ 
    class LockSystem
    {
     const LOCK_TYPE_DB = 'SQLLock';
     const LOCK_TYPE_FILE = 'FileLock';
     const LOCK_TYPE_MEMCACHE = 'MemcacheLock';

     private $_lock = null;
     private static $_supportLocks = array('FileLock', 'SQLLock', 'MemcacheLock'); 

     public function __construct($type, $options = array()) 
     {
      if(false == empty($type))
      {
       $this--->createLock($type, $options);
      }
     } 
     public function createLock($type, $options=array())
     {
      if (false == in_array($type, self::$_supportLocks))
      {
       throw new Exception("not support lock of ${type}");
      }
      $this->_lock = new $type($options);
     }  
     public function getLock($key, $timeout = ILock::EXPIRE)
     {
      if (false == $this->_lock instanceof ILock) 
      {
       throw new Exception('false == $this->_lock instanceof ILock');   
      } 
      $this->_lock->getLock($key, $timeout); 
     }

     public function releaseLock($key)
     {
      if (false == $this->_lock instanceof ILock) 
      {
       throw new Exception('false == $this->_lock instanceof ILock');   
      } 
      $this->_lock->releaseLock($key);   
     } 
    }
    interface ILock
    {
     const EXPIRE = 5;
     public function getLock($key, $timeout=self::EXPIRE);
     public function releaseLock($key);
    }

    class FileLock implements ILock
    {
     private $_fp;
     private $_single;

     public function __construct($options)
     {
      if (isset($options['path']) && is_dir($options['path']))
      {
       $this->_lockPath = $options['path'].'/';
      }
      else
      {
       $this->_lockPath = '/tmp/';
      }

      $this->_single = isset($options['single'])?$options['single']:false;
     }
     public function getLock($key, $timeout=self::EXPIRE)
     {
      $startTime = Timer::getTimeStamp();

      $file = md5(__FILE__.$key);
      $this->fp = fopen($this->_lockPath.$file.'.lock', "w+");
      if (true || $this->_single)
      {
       $op = LOCK_EX + LOCK_NB;
      }
      else
      {
       $op = LOCK_EX;
      }
      if (false == flock($this->fp, $op, $a))
      {
       throw new Exception('failed');
      }

      return true;
     }
     public function releaseLock($key)
     {
      flock($this->fp, LOCK_UN);
      fclose($this->fp);
     }
    }

    class SQLLock implements ILock
    {
     public function __construct($options)
     {
      $this->_db = new mysql(); 
     }

     public function getLock($key, $timeout=self::EXPIRE)
     {  
      $sql = "SELECT GET_LOCK('".$key."', '".$timeout."')";
      $res = $this->_db->query($sql);
      return $res;
     }

     public function releaseLock($key)
     {
      $sql = "SELECT RELEASE_LOCK('".$key."')";
      return $this->_db->query($sql);
     }
    }

    class MemcacheLock implements ILock
    {
     public function __construct($options)
     {

      $this->memcache = new Memcache();
     }

     public function getLock($key, $timeout=self::EXPIRE)
     {  
      $waitime = 20000;
      $totalWaitime = 0;
      $time = $timeout*1000000;
      while ($totalWaitime < $time && false == $this->memcache->add($key, 1, $timeout)) 
      {
       usleep($waitime);
       $totalWaitime += $waitime;
      }
      if ($totalWaitime >= $time)
       throw new Exception('can not get lock for waiting '.$timeout.'s.');

     }

     public function releaseLock($key)
     {
      $this->memcache->delete($key);
     }
    }

3 应用锁机制

3.1 支付系统应用锁


    <!--?php

    /** 
     * pay.php 
     * 
     * 支付应用锁
     * 
     * Copy right (c) 2016 
     * 
     * modification history: 
     * -------------------- 
     * 2016/9/10, by CleverCode, Create 
     * 
     */ 
    //用户支付
    function pay($userId,$money)
    {

     if(false == is_int($userId) || false == is_int($money))
     {
      return false;
     } 

     try
     {
      //创建锁(推荐使用MemcacheLock)
      $lockSystem = new LockSystem(LockSystem::LOCK_TYPE_MEMCACHE);    

      //获取锁
      $lockKey = 'pay'.$userId;
      $lockSystem--->getLock($lockKey,8);

      //取出总额
      $total = getUserLeftMoney($userId);

      //花费大于剩余
      if($money > $total)
      {
       $ret = false; 
      }
      else
      { 
       //余额
       $left = $total - $money;

       //更新余额
       $ret = setUserLeftMoney($userId,$left);
      }

      //释放锁
      $lockSystem->releaseLock($lockKey); 
     }
     catch (Exception $e)
     {
      //释放锁
      $lockSystem->releaseLock($lockKey);  
     }

    }
    //取出用户的余额
    function getUserLeftMoney($userId)
    {
     if(false == is_int($userId))
     {
      return 0;
     }
     $sql = "select account form user_account where userid = ${userId}";

     //$mysql = new mysql();//mysql数据库
     return $mysql->query($sql);
    }

    //更新用户余额
    function setUserLeftMoney($userId,$money)
    {
     if(false == is_int($userId) || false == is_int($money))
     {
      return false;
     }  

     $sql = "update user_account set account = ${money} where userid = ${userId}";

     //$mysql = new mysql();//mysql数据库
     return $mysql->execute($sql);
    }
    ?>

3.2 锁分析

p操作人:

  1. 获取锁:pay100
  2. 取出用户的余额1000。
  3. 支付后剩余 800 = 1000 - 200。
  4. 更新后账户余额800。
  5. 释放锁:pay100

m操作人:

  1. 等待锁:pay100
  2. 获取锁:pay100
  3. 获取余额:800
  4. 支付后剩余500 = 800 - 300。
  5. 支付后账户余额500。
  6. 释放锁:pay100

两次支付后,余额500。非常完美了解决了并发造成的临界区资源的访问问题。

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