php+redis實現(xiàn)搶購功能

BetaRabbit 發(fā)布于2019-06-27 15:33 / 3420人閱讀

摘要：實現(xiàn)思路實現(xiàn)分布式鎖思路思路很簡單，主要用到的函數(shù)是，這個應(yīng)該是實現(xiàn)分布式鎖最主要的函數(shù)。實現(xiàn)任務(wù)隊列這里的實現(xiàn)會用到上面的分布式的鎖機制，主要是用到了里的有序集合這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

實現(xiàn)思路
1.Redis實現(xiàn)分布式鎖思路
　　思路很簡單，主要用到的redis函數(shù)是setnx()，這個應(yīng)該是實現(xiàn)分布式鎖最主要的函數(shù)。首先是將某一任務(wù)標識名（這里用Lock：order作為標識名的例子）作為鍵存到redis里，并為其設(shè)個過期時間，如果是還有Lock：order請求過來，先是通過setnx()看看是否能將Lock：order插入到redis里，可以的話就返回true，不可以就返回false。當(dāng)然，在我的代碼里會比這個思路復(fù)雜一些，我會在分析代碼時進一步說明。

2.Redis實現(xiàn)任務(wù)隊列
　這里的實現(xiàn)會用到上面的Redis分布式的鎖機制，主要是用到了Redis里的有序集合這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如入隊時，通過zset的add()函數(shù)進行入隊，而出隊時，可以用到zset的getScore()函數(shù)。另外還可以彈出頂部的幾個任務(wù)。

　　以上就是實現(xiàn) 分布式鎖和任務(wù)隊列的簡單思路，如果你看完有點模棱兩可，那請看接下來的代碼實現(xiàn)。

代碼分析
（一）先來分析Redis分布式鎖的代碼實現(xiàn)

　　　?。?）為避免特殊原因?qū)е骆i無法釋放，在加鎖成功后，鎖會被賦予一個生存時間（通過lock方法的參數(shù)設(shè)置或者使用默認值），超出生存時間鎖會被自動釋放鎖的生存時間默認比較短（秒級），因此，若需要長時間加鎖，可以通過expire方法延長鎖的生存時間為適當(dāng)時間，比如在循環(huán)內(nèi)。

　　　?。?）系統(tǒng)級的鎖當(dāng)進程無論何種原因時出現(xiàn)crash時，操作系統(tǒng)會自己回收鎖，所以不會出現(xiàn)資源丟失，但分布式鎖不用，若一次性設(shè)置很長時間，一旦由于各種原因出現(xiàn)進程crash 或者其他異常導(dǎo)致unlock未被調(diào)用時，則該鎖在剩下的時間就會變成垃圾鎖，導(dǎo)致其他進程或者進程重啟后無法進入加鎖區(qū)域。

　　　　先看加鎖的實現(xiàn)代碼：這里需要主要兩個參數(shù)，一個是$timeout,這個是循環(huán)獲取鎖的等待時間，在這個時間內(nèi)會一直嘗試獲取鎖知道超時，如果為0，則表示獲取鎖失敗后直接返回而不再等待；另一個重要參數(shù)的$expire，這個參數(shù)指當(dāng)前鎖的最大生存時間，以秒為單位的，它必須大于0，如果超過生存時間鎖仍未被釋放，則系統(tǒng)會自動強制釋放。這個參數(shù)的最要作用請看上面的（1）里的解釋。

　　　　這里先取得當(dāng)前時間，然后再獲取到鎖失敗時的等待超時的時刻(是個時間戳)，再獲取到鎖的最大生存時刻是多少。這里redis的key用這種格式：”Lock:鎖的標識名”,這里就開始進入循環(huán)了，先是插入數(shù)據(jù)到redis里，使用setnx()函數(shù)，這函數(shù)的意思是，如果該鍵不存在則插入數(shù)據(jù)，將最大生存時刻作為值存儲，假如插入成功，則對該鍵進行失效時間的設(shè)置，并將該鍵放在$lockedName數(shù)組里，返回true，也就是上鎖成功；如果該鍵存在，則不會插入操作了，這里有一步嚴謹?shù)牟僮?，那就是取得?dāng)前鍵的剩余時間，假如這個時間小于0，表示key上沒有設(shè)置生存時間（key是不會不存在的，因為前面setnx會自動創(chuàng)建）如果出現(xiàn)這種狀況，那就是進程的某個實例setnx成功后 crash 導(dǎo)致緊跟著的expire沒有被調(diào)用，這時可以直接設(shè)置expire并把鎖納為己用。如果沒設(shè)置鎖失敗的等待時間或者已超過最大等待時間了，那就退出循環(huán)，反之則隔 $waitIntervalUs 后繼續(xù) 請求。這就是加鎖的整一個代碼分析。
　　　　

/**
* 加鎖
* @param  [type]  $name           鎖的標識名
* @param  integer $timeout        循環(huán)獲取鎖的等待超時時間，在此時間內(nèi)會一直嘗試獲取鎖直到超時，為0表示失敗后直接返回不等待
* @param  integer $expire         當(dāng)前鎖的最大生存時間(秒)，必須大于0，如果超過生存時間鎖仍未被釋放，則系統(tǒng)會自動強制釋放
* @param  integer $waitIntervalUs 獲取鎖失敗后掛起再試的時間間隔(微秒)
* @return [type]                  [description]
*/
public function lock($name, $timeout = 0, $expire = 15, $waitIntervalUs = 100000) {
    if ($name == null) return false;
    //取得當(dāng)前時間
    $now = time();
    //獲取鎖失敗時的等待超時時刻
    $timeoutAt = $now + $timeout;
    //鎖的最大生存時刻
    $expireAt = $now + $expire;
    $redisKey = "Lock:{$name}";
    while (true) {
        //將rediskey的最大生存時刻存到redis里，過了這個時刻該鎖會被自動釋放
        $result = $this->redisString->setnx($redisKey, $expireAt);
        if ($result != false) {
            //設(shè)置key的失效時間
            $this->redisString->expire($redisKey, $expireAt);
            //將鎖標志放到lockedNames數(shù)組里
            $this->lockedNames[$name] = $expireAt;
            return true;
        }
        //以秒為單位，返回給定key的剩余生存時間
        $ttl = $this->redisString->ttl($redisKey);
        //ttl小于0 表示key上沒有設(shè)置生存時間（key是不會不存在的，因為前面setnx會自動創(chuàng)建）
        //如果出現(xiàn)這種狀況，那就是進程的某個實例setnx成功后 crash 導(dǎo)致緊跟著的expire沒有被調(diào)用
        //這時可以直接設(shè)置expire并把鎖納為己用
        if ($ttl < 0) {
            $this->redisString->set($redisKey, $expireAt);
            $this->lockedNames[$name] = $expireAt;
            return true;
        }
        /*****循環(huán)請求鎖部分*****/
        //如果沒設(shè)置鎖失敗的等待時間 或者 已超過最大等待時間了，那就退出
        if ($timeout <= 0 || $timeoutAt < microtime(true)) break;
        //隔 $waitIntervalUs 后繼續(xù) 請求
        usleep($waitIntervalUs);
    }
    return false;
}

接著看解鎖的代碼分析：解鎖就簡單多了，傳入?yún)?shù)就是鎖標識，先是判斷是否存在該鎖，存在的話，就從redis里面通過deleteKey()函數(shù)刪除掉鎖標識即可。

/**
* 解鎖
* @param  [type] $name [description]
* @return [type]       [description]
*/
public function unlock($name) {
    //先判斷是否存在此鎖
    if ($this->isLocking($name)) {
        //刪除鎖
        if ($this->redisString->deleteKey("Lock:$name")) {
            //清掉lockedNames里的鎖標志
            unset($this->lockedNames[$name]);
            return true;
        }
    }
    return false;
}

再貼上刪除掉所有鎖的方法，其實都一個樣，多了個循環(huán)遍歷而已。

/**
* 釋放當(dāng)前所有獲得的鎖
* @return [type] [description]
*/
public function unlockAll() {
    //此標志是用來標志是否釋放所有鎖成功
    $allSuccess = true;
    foreach ($this->lockedNames as $name => $expireAt) {
    if (false === $this->unlock($name)) {
    $allSuccess = false;
    }
    }
    return $allSuccess;
}

以上就是用Redis實現(xiàn)分布式鎖的整一套思路和代碼實現(xiàn)的總結(jié)和分享，這里我附上正一個實現(xiàn)類的代碼，代碼里我基本上對每一行進行了注釋，方便大家快速看懂并且能模擬應(yīng)用。想要深入了解的請看整個類的代碼：

/**
*在redis上實現(xiàn)分布式鎖
*/
class RedisLock {
    private $redisString;
    private $lockedNames = [];
    public function __construct($param = NULL) {
        $this->redisString = RedisFactory::get($param)->string;
    }
    /**
    * 加鎖
    * @param  [type]  $name           鎖的標識名
    * @param  integer $timeout        循環(huán)獲取鎖的等待超時時間，在此時間內(nèi)會一直嘗試獲取鎖直到超時，為0表示失敗后直接返回不等待
    * @param  integer $expire         當(dāng)前鎖的最大生存時間(秒)，必須大于0，如果超過生存時間鎖仍未被釋放，則系統(tǒng)會自動強制釋放
    * @param  integer $waitIntervalUs 獲取鎖失敗后掛起再試的時間間隔(微秒)
    * @return [type]                  [description]
    */
    public function lock($name, $timeout = 0, $expire = 15, $waitIntervalUs = 100000) {
        if ($name == null) return false;
        //取得當(dāng)前時間
        $now = time();
        //獲取鎖失敗時的等待超時時刻
        $timeoutAt = $now + $timeout;
        //鎖的最大生存時刻
        $expireAt = $now + $expire;
        $redisKey = "Lock:{$name}";
        while (true) {
            //將rediskey的最大生存時刻存到redis里，過了這個時刻該鎖會被自動釋放
            $result = $this->redisString->setnx($redisKey, $expireAt);
            if ($result != false) {
                //設(shè)置key的失效時間
                $this->redisString->expire($redisKey, $expireAt);
                //將鎖標志放到lockedNames數(shù)組里
                $this->lockedNames[$name] = $expireAt;
                return true;
            }
            //以秒為單位，返回給定key的剩余生存時間
            $ttl = $this->redisString->ttl($redisKey);
            //ttl小于0 表示key上沒有設(shè)置生存時間（key是不會不存在的，因為前面setnx會自動創(chuàng)建）
            //如果出現(xiàn)這種狀況，那就是進程的某個實例setnx成功后 crash 導(dǎo)致緊跟著的expire沒有被調(diào)用
            //這時可以直接設(shè)置expire并把鎖納為己用
            if ($ttl < 0) {
                $this->redisString->set($redisKey, $expireAt);
                $this->lockedNames[$name] = $expireAt;
                return true;
            }
            /*****循環(huán)請求鎖部分*****/
            //如果沒設(shè)置鎖失敗的等待時間 或者 已超過最大等待時間了，那就退出
            if ($timeout <= 0 || $timeoutAt < microtime(true)) break;
            //隔 $waitIntervalUs 后繼續(xù) 請求
            usleep($waitIntervalUs);
        }
        return false;
    }
    /**
    * 解鎖
    * @param  [type] $name [description]
    * @return [type]       [description]
    */
    public function unlock($name) {
        //先判斷是否存在此鎖
        if ($this->isLocking($name)) {
            //刪除鎖
            if ($this->redisString->deleteKey("Lock:$name")) {
                //清掉lockedNames里的鎖標志
                unset($this->lockedNames[$name]);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
    * 釋放當(dāng)前所有獲得的鎖
    * @return [type] [description]
    */
    public function unlockAll() {
        //此標志是用來標志是否釋放所有鎖成功
        $allSuccess = true;
        foreach ($this->lockedNames as $name => $expireAt) {
            if (false === $this->unlock($name)) {
                $allSuccess = false;
            }
        }
        return $allSuccess;
    }
    /**
    * 給當(dāng)前所增加指定生存時間，必須大于0
    * @param  [type] $name [description]
    * @return [type]       [description]
    */
    public function expire($name, $expire) {
        //先判斷是否存在該鎖
        if ($this->isLocking($name)) {
            //所指定的生存時間必須大于0
            $expire = max($expire, 1);
            //增加鎖生存時間
            if ($this->redisString->expire("Lock:$name", $expire)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
    * 判斷當(dāng)前是否擁有指定名字的所
    * @param  [type]  $name [description]
    * @return boolean       [description]
    */
    public function isLocking($name) {
        //先看lonkedName[$name]是否存在該鎖標志名
        if (isset($this->lockedNames[$name])) {
            //從redis返回該鎖的生存時間
            return (string)$this->lockedNames[$name] = (string)$this->redisString->get("Lock:$name");
        }
        return false;
    }
}

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