1、前言
為什么要構(gòu)建鎖呢？因為構(gòu)建合適的鎖可以在高并發(fā)下能夠保持數(shù)據(jù)的一致性，即客戶端在執(zhí)行連貫的命令時上鎖的數(shù)據(jù)不會被別的客戶端的更改而發(fā)生錯誤。同時還能夠保證命令執(zhí)行的成功率。
看到這里你不禁要問redis中不是有事務操作么？事務操作不能夠?qū)崿F(xiàn)上面的功能么？
的確，redis中的事務可以watch可以監(jiān)控數(shù)據(jù)，從而能夠保證連貫執(zhí)行的時數(shù)據(jù)的一致性，但是我們必須清楚的認識到，在多個客戶端同時處理相同的數(shù)據(jù)的時候，很容易導致事務的執(zhí)行失敗，甚至會導致數(shù)據(jù)的出錯。
在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，用戶首先向數(shù)據(jù)庫服務器發(fā)送begin，然后執(zhí)行各個相互一致的寫操作和讀操作，最后用戶可以選擇發(fā)送commit來確認之前的修改，或者發(fā)送rollback進行回滾。
在redis中，通過特殊的命令multi為開始，之后用戶傳入一連貫的命令，最后exec為結(jié)束（在這一過程中可以使用watch進行監(jiān)控一些key）。進一步分析，redis事務中的命令會先推入隊列，等到exec命令出現(xiàn)的時候才會將一條條命令執(zhí)行。假若watch監(jiān)控的key發(fā)生改變，這個事務將會失敗。這也就說明redis事務中不存在鎖，其他客戶端可以修改正在執(zhí)行事務中的有關(guān)數(shù)據(jù)，這也就為什么在多個客戶端同時處理相同的數(shù)據(jù)時事務往往會發(fā)生錯誤。
2、簡單理解redis的單線程io多路復用
redis采用單線程io多路復用模型來實現(xiàn)高內(nèi)存數(shù)據(jù)服務。何為單線程io多路復用呢？從字面的意思可以知道redis采用的是單線程、使用的是多個io。整個過程簡單的來講就是，哪個命令的數(shù)據(jù)流先到達就先執(zhí)行。
請看下面的形象理解圖：圖中是一座窄橋，只能允許一輛車通過，左邊是車輛進入的通道，哪一輛車先到達就先進入。即哪個io流先到達就先處理哪個。
linux下網(wǎng)絡io使用socket套接字來通訊，普通io模型只能監(jiān)聽一個socket，而io多路復用可同時監(jiān)控多個socket。io多路復用避免阻塞在io上，單線程保存多個socket的狀態(tài)后輪循處理。
3、并發(fā)測試
我們就模擬一個簡單典型的并發(fā)測試，然后從這個測試中得出問題，再進一步研究。
并發(fā)測試思路：
1、在redis中設(shè)置一個字符串count，運用程序?qū)⑵淙〕鰜砑?1，再存儲回去，一直循環(huán)十萬次
2、在兩個瀏覽器上同時執(zhí)行這個代碼
3、將count取出來，查看結(jié)果
測試步驟：
1、建立test.php文件
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<?php$redis=new redis();$redis->connect('192.168.95.11','6379');for ($i=0; $i < 100000; $i++) { $count=$redis->get('count'); $count=$count+1; $redis->set('count',$count); }echo "this ok";?> |
2、分別在兩個瀏覽器中訪問test.php文件
結(jié)果由上圖可知，總共執(zhí)行兩次，count原本應該是二十萬才對的，但實際上count等于十三萬多，遠遠小于二十萬，這是為什么呢？
由前面的內(nèi)容可知，redis是采用單線程io多路復用模型的。因此我們使用兩個瀏覽器即為兩個會話（a、b），取出、加1、存入這三個命令并不是原子操作，并且在執(zhí)行取出、存入這兩個redis命令時是哪個客戶端先到就先執(zhí)行。
例如：
1、此時count=120
2、a取出count=120，緊接著b的取出命令流到了，也將count=120取出
3、a取出后立即加1，并將count=121存回去
4、此時b也緊跟著，也將count=121存進去了
注意：
1、設(shè)置循環(huán)次數(shù)盡量大一點，太小的話，當在第一個瀏覽器執(zhí)行完畢，第二個瀏覽器還沒開始進行呢
2、必須要兩個瀏覽器同時執(zhí)行。假若在一個瀏覽器中同時執(zhí)行兩次test.php文件，不管是否同時執(zhí)行，最終結(jié)果就是count=200000。因為在同一個瀏覽器中執(zhí)行，都是屬于同一個會話（所有命令都在同一個通道通過），所以redis會讓先執(zhí)行的十萬次執(zhí)行完，再接著執(zhí)行其他的十萬次。
4、事務解決與原子性操作解決
4.1、事務解決
更改后的test.php文件
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<?phpheader("content-type: text/html;charset=utf8;");$start=time();$redis=new redis();$redis->connect('192.168.95.11','6379');for ($i=0; $i < 100000; $i++) { $redis->multi(); $count=$redis->get('count'); $count=$count+1; $redis->set('count',$count); $redis->exec();}$end=time();echo "this ok<br/>";echo "執(zhí)行時間為：".($end-$start);?> |
執(zhí)行結(jié)果失敗，表名使用事務不能夠解決此問題。
分析原因：
我們都知道當redis開啟時，事務中的命令是不執(zhí)行的，而是先將命令壓入隊列，然后當出現(xiàn)exec命令的時候，才會阻塞式的將所有的命令一個接一個的執(zhí)行。
所以當使用php中的redis類進行redis事務的時候，所有有關(guān)redis的命令都不會真正的執(zhí)行，而僅僅是將命令發(fā)送到redis中進行存儲起來。
因此下圖中所圈到的$count實際上不是我們想要的數(shù)據(jù)，而是一個對象，因此test.php中11行出錯。
查看對象count：
4.2、原子性操作incr解決
#更新test.php文件
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<?phpheader("content-type: text/html;charset=utf8;");$start=time();$redis=new redis();$redis->connect('192.168.95.11','6379');for ($i=0; $i < 100000; $i++) { $count=$redis->incr('count');}$end=time();echo "this ok<br/>";echo "執(zhí)行時間為：".($end-$start);?> |
兩個瀏覽器同時執(zhí)行，耗時14、15秒，count=200000，可以解決此問題。
缺點：
僅僅只是解決這里的取出加1的問題，本質(zhì)上還是沒能解決問題的，在實際環(huán)境中，我們需要做的是一系列操作，不僅僅只是取出加1，因此就很有必要構(gòu)建一個萬能鎖了。
5、構(gòu)建分布式鎖
我們構(gòu)造鎖的目的就是在高并發(fā)下消除選擇競爭、保持數(shù)據(jù)一致性
構(gòu)造鎖的時候，我們需要注意幾個問題：
1、預防處理持有鎖在執(zhí)行操作的時候進程奔潰，導致死鎖，其他進程一直得不到此鎖
2、持有鎖進程因為操作時間長而導致鎖自動釋放，但本身進程并不知道，最后錯誤的釋放其他進程的鎖
3、一個進程鎖過期后，其他多個進程同時嘗試獲取鎖，并且都成功獲得鎖
我們將不對test.php文件修改了，而是直接建立一個相對比較規(guī)范的面向?qū)ο髄ock.class.php類文件
#建立lock.class,php文件
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<?php#分布式鎖class lock{ private $redis=''; #存儲redis對象 /** * @desc 構(gòu)造函數(shù) * * @param $host string | redis主機 * @param $port int | 端口 */ public function __construct($host,$port=6379) { $this->redis=new redis(); $this->redis->connect($host,$port); } /** * @desc 加鎖方法 * * @param $lockname string | 鎖的名字 * @param $timeout int | 鎖的過期時間 * * @return 成功返回identifier/失敗返回false */ public function getlock($lockname, $timeout=2) { $identifier=uniqid(); #獲取唯一標識符 $timeout=ceil($timeout); #確保是整數(shù) $end=time()+$timeout; while(time()<$end) #循環(huán)獲取鎖 { if($this->redis->setnx($lockname, $identifier)) #查看$lockname是否被上鎖 { $this->redis->expire($lockname, $timeout); #為$lockname設(shè)置過期時間，防止死鎖 return $identifier; #返回一維標識符 } elseif ($this->redis->ttl($lockname)===-1) { $this->redis->expire($lockname, $timeout); #檢測是否有設(shè)置過期時間，沒有則加上（假設(shè)，客戶端a上一步?jīng)]能設(shè)置時間就進程奔潰了，客戶端b就可檢測出來，并設(shè)置時間） } usleep(0.001); #停止0.001ms } return false; } /** * @desc 釋放鎖 * * @param $lockname string | 鎖名 * @param $identifier string | 鎖的唯一值 * * @param bool */ public function releaselock($lockname,$identifier) { if($this->redis->get($lockname)==$identifier) #判斷是鎖有沒有被其他客戶端修改 { $this->redis->multi(); $this->redis->del($lockname); #釋放鎖 $this->redis->exec(); return true; } else { return false; #其他客戶端修改了鎖，不能刪除別人的鎖 } } /** * @desc 測試 * * @param $lockname string | 鎖名 */ public function test($lockname) { $start=time(); for ($i=0; $i < 10000; $i++) { $identifier=$this->getlock($lockname); if($identifier) { $count=$this->redis->get('count'); $count=$count+1; $this->redis->set('count',$count); $this->releaselock($lockname,$identifier); } } $end=time(); echo "this ok<br/>"; echo "執(zhí)行時間為：".($end-$start); }}header("content-type: text/html;charset=utf8;");$obj=new lock('192.168.95.11');$obj->test('lock_count');?> |
測試結(jié)果：
在兩個不同的瀏覽器中執(zhí)行，最終結(jié)果count=200000，但是耗時相對較多，需要近八十多秒左右。但是在高并發(fā)下，對同一個數(shù)據(jù)，二十萬次上鎖執(zhí)行釋放鎖的操作還是可以接受的，甚至已經(jīng)很不錯了。
以上的簡單例子僅僅只是為了模擬并發(fā)測試并檢驗而已，實際上我們可以使用lock.class.php中的鎖結(jié)合自己的項目加以修改就可以很好地使用這個鎖了。例如商城中的瘋狂搶購、游戲中虛擬商城玩家買賣東西等等。
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