mongo分布式锁的实例讲解

这里的mongod实现的比较简单，它主要是通过在配置服务器结点上创建并维护两个锁定集合（lockpings和锁定），并mongos启动时会在这两个集合中各创建一条数据记录，然后通过维护该记录的状态（包括时间戳，状态）来标识当前mongos结点的锁使用情况。如果多台机器之间想使用一个锁，只要确保锁的名称一致就行，这里就会在configsvr结点的相应集合中共享这一条记录以确保只有一个mongos结点获得了该锁。

一、分布式锁使用场景：

1. 代码部署在多台服务器上，即分布式部署。

2. 多个进程同步访问一个共享资源。

二、需要的技术：

1. 数据库：mongo

2. java：mongo操作插件类 MongoTemplate（maven引用），如下：

 1 <!--mongodo开始--> 2         
 <dependency> 3             
 <groupId>org.springframework.data</groupId> 4             
 <artifactId>spring-data-mongodb</artifactId> 5             
 <version>1.8.2.RELEASE</version> 6         </dependency> 7         
 <dependency> 8             <groupId>org.springframework.data</groupId> 9             
 <artifactId>spring-data-commons</artifactId>10             
 <version>1.10.0.RELEASE</version>11         
 </dependency>12         
 <dependency>13             
 <groupId>org.mongodb</groupId>14             
 <artifactId>mongo-java-driver</artifactId>15             
 <version>2.13.0-rc2</version>16         
 </dependency>17  <!--mongodo结束-->

三、实现代码：

　　主实现逻辑及外部调用方法，获得锁调用getLock，释放锁调用releaseLock，详情如下：

 1 import java.util.HashMap; 2 import java.util.List; 3 import java.util.Map; 4  5  6 
 public class MongoDistributedLock { 7  8     static MongoLockDao mongoLockDao; 9 10     
 static {11         mongoLockDao = SpringBeanUtils.getBean("mongoLockDao");12     }   
 /**15      * 获得锁的步骤：16      
 * 1、首先判断锁是否被其他请求获得；如果没被其他请求获得则往下进行；17      
 * 2、判断锁资源是否过期，如果过期则释放锁资源；18      * 3.1、尝试获得锁资源，如果value=1，那么获得锁资源正常;（在当前请求已经获得锁的前提下，还可能有其他请求尝试去获得锁，此时会导致当前锁的过期时间被延长，由于延长时间在毫秒级，可以忽略。）19      * 3.2、value>1,则表示当前请求在尝试获取锁资源过程中，其他请求已经获取了锁资源，即当前请求没有获得锁；20      * ！！！注意，不需要锁资源时，及时释放锁资源！！！。21      *22      * @param key23      * @param expire24      * @return25      */26     public static boolean getLock(String key, long expire) {27         List<MongoLock> mongoLocks = mongoLockDao.getByKey(key);28         //判断该锁是否被获得,锁已经被其他请求获得，直接返回29         if (mongoLocks.size() > 0 && mongoLocks.get(0).getExpire() >= System.currentTimeMillis()) {30             return false;31         }32         //释放过期的锁33         if (mongoLocks.size() > 0 && mongoLocks.get(0).getExpire() < System.currentTimeMillis()) {34             releaseLockExpire(key, System.currentTimeMillis());35         }36         //！！(在高并发前提下)在当前请求已经获得锁的前提下，还可能有其他请求尝试去获得锁，此时会导致当前锁的过期时间被延长，由于延长时间在毫秒级，可以忽略。37         Map<String, Object> mapResult = mongoLockDao.incrByWithExpire(key, 1, System.currentTimeMillis() + expire);38         //如果结果是1，代表当前请求获得锁39         if ((Integer) mapResult.get("value") == 1) {40             return true;41             //如果结果>1，表示当前请求在获取锁的过程中，锁已被其他请求获得。42         } else if ((Integer) mapResult.get("value") > 1) {43             return false;44         }45         return false;46     }47 48     /**49      * 释放锁50      *51      * @param key52      */53     public static void releaseLock(String key) {54         Map<String, Object> condition = new HashMap<>();55         condition.put("key", key);56         mongoLockDao.remove(condition);57     }58 59     /**60      * 释放过期锁61      *62      * @param key63      * @param expireTime64      */65     private static void releaseLockExpire(String key, long expireTime) {66         mongoLockDao.removeExpire(key, expireTime);67     }68 }

　　MongoLockDao实现代码：

 1 import org.springframework.data.mongodb.core.FindAndModifyOptions; 2 
 import org.springframework.data.mongodb.core.query.Criteria; 3 
 import org.springframework.data.mongodb.core.query.Query; 4 
 import org.springframework.data.mongodb.core.query.Update; 5 
 import org.springframework.stereotype.Repository; 6  7 
 import java.util.HashMap; 8 import java.util.List; 9 
 import java.util.Map;10 11 12 @Repository13 public class MongoLockDao <MongoLock> {14     
 private Class<?> clz;15 16     public Class<?> getClz() {17         
 if (clz == null) {18             //获取泛型的Class对象19             
 clz = ((Class<?>)20                     
 (((ParameterizedType) (this.getClass().getGenericSuperclass())).getActualTypeArguments()[0]));21         }22         
 return clz;23     }24 25     /**26      * 返回指定key的数据27      *28      
 * @param key29      * @return30      */31     public List<MongoLock> getByKey(String key) {32         
 Query query = new Query();33         query.addCriteria(Criteria.where("key").is(key));34         
 return (List<MongoLock>) mongoTemplate.find(query, getClz());35     }36 37 38     /**39      
 * 指定key自增increment(原子加),并设置过期时间40      *41      * @param key42      
 * @param increment43      * @param expire44      * @return45      */46     
 public Map<String, Object> incrByWithExpire(String key, double increment, long expire) {47         
 //筛选48         Query query = new Query();49         query.addCriteria(new Criteria("key").is(key));50 51         
 //更新52         Update update = new Update();53         update.inc("value", increment);54         
 update.set("expire", expire);55         //可选项56         
 FindAndModifyOptions options = FindAndModifyOptions.options();57         
 //没有则新增58         options.upsert(true);59         
 //返回更新后的值60         options.returnNew(true);61         
 Map<String, Object> resultMap = new HashMap<>();62         
 resultMap.put("value", Double.valueOf(((MongoLock)63                 
 mongoTemplate.findAndModify(query, update, options, getClz())).getValue()).intValue());64         
 resultMap.put("expire", Long.valueOf(((MongoLock)65                 
 mongoTemplate.findAndModify(query, update, options, getClz())).getExpire()).longValue());66         
 return resultMap;67     }68 69 70     /**71      * 根据value删除过期的内容72      *73      
 * @param key74      * @param expireTime75      */76     
 public void removeExpire(String key, long expireTime) {77         
 Query query = new Query();78         query.addCriteria(Criteria.where("key").is(key));79         
 query.addCriteria(Criteria.where("expire").lt(expireTime));80         mongoTemplate.remove(query, getClz());81     }82 83     public void remove(Map<String, Object> condition) {84         Query query = new Query();85         Set<Map.Entry<String, Object>> set = condition.entrySet();86         int flag = 0;87         for (Map.Entry<String, Object> entry : set) {88             query.addCriteria(Criteria.where(entry.getKey()).is(entry.getValue()));89             flag = flag + 1;90         }91         if (flag == 0) {92             query = null;93         }94         mongoTemplate.remove(query, getClz());95     }96 97 }

　　MongoLock实体：

 1 public class MongoLock { 2  3     
 private String key; 4     private double value; 5     
 private long expire; 6  7     public double getValue() { 8         
 return value; 9     }10 11     public void setValue(double value) {12         
 this.value = value;13     }14 15     public long getExpire() {16         
 return expire;17     }18 19     public void setExpire(long expire) {20         
 this.expire = expire;21     }22 23     public String getKey() {24         
 return key;25     }26 27     public void setKey(String key) {28         
 this.key = key;29     }30 }

四、设计思路

前提：利用mongo实现id自增，且自增过程为原子操作，即线程安全。

1. 假设有A、B两个请求通过请求资源。

2. 当A请求到资源是调用mongo自增 +1，并将结果返回给A，即1，此时结果等于1则表明，A请求过程中没有其他请求请求到资源，将锁资源分配给A。

3. 当B请求到资源是调用mongo自增 +1，并将结果返回给A，即2。此时结果大于1则表明，B请求过程中有其他请求请求到资源，锁资源不能分配给B。

4. 这样就是实现了多个请求请求同一个锁并且排队。

关于锁过期时间 ：

如果图中代码1releaseLockExpire(key, System.currentTimeMillis())修改为releaseLockExpire(key)，即在释放锁的时候没有传入过期时间，会产生如下情况：

1. A、B两个请求同时通过条件，进入到代码 1

2. B执行完删除操作，进入代码2，并且刚刚获得到锁资源，而此时A及有可能刚开始执行释放锁的操作。

3. 此时就会发生，A释放了B刚刚获得的锁，这样B就会失去刚刚获得的锁，而B确没有感知，从而造成逻辑错误。

4. 而releaseLockExpire(key, System.currentTimeMillis())，即在释放锁的时候判断一下过期时间，这样就不会误删B刚刚获得的锁。

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