2020-12-18

悲观锁/乐观锁

什么场景需要加锁

在并发的场景下经常会出现多个请求同时打进服务，导致出现资源抢占的问题，比如库存、匹配的场景。

举个库存的栗子，请求A和请求B同时进行下单操作，导致两个请求在获取库存余量的时候都是原始值，分别进行了库存-1的update操作，
但是最后我们会发现，原本库存应该减2，实际上只减了1，这就是并发带来的读写不一致问题，这时候就需要加锁操作。

悲观锁

悲观锁认为任何时候都会有并发的资源抢占，也可以理解为独占锁，所以在加锁期间别的请求会处于等待中并重复请求该锁是否被释放。

实现方案

直接通过内存加锁 asyncLock

这种加锁方式是直接在内存里通过变量控制，将请求的执行回调通过一个key保存在队列(FIFO)里，

比如请求A进来：

如果队列为空，将回调A打进队列，并执行回调A，回调A执行完后会检查该队列中是否存在别的任务，如果存在则会循环调用

如果队列不为空，将回调A打进队列，等待前面的循环调用

直到该队列没有任务了，会通过key删除这个队列

看个简单的demo

class Queue {
  private pending: boolean = false
  public list: any[] = []

  setPending(val) {
    this.pending = val
  }

  register(fn) {
    return new Promise(async (resolve, reject) => {
      this.list.push([fn, resolve, reject])
      if (!this.pending) await this.execute()
    })
  }

  async execute() {
    this.setPending(true)
    const [fn, resolve, reject] = this.list.pop()
    await fn(resolve, reject)
    this.setPending(false)
    if (this.list.length) await this.execute()
  }
}

const queue = new Queue()
router.post('/xxx', async ctx => {
  const result = await queue.register(async (resolve, reject) => {
    await sleep(2000)
    resolve()
  })
  ctx.status = 200
  ctx.body = {
    data: result,
  }
})

这种加锁的方式优点成本比较低，对于并发不高的业务可以使用，但是缺点也很明显

任务都是串行的，并发多了会造成阻塞

对于集群服务而言内存是不共享的，多台机器就不能这么玩了

引入redis锁
redis加分布式锁方法是通过原子操作实现的，众所周知原子操作是不可分割的，在执行完毕之前不会被任何其它任务或事件中断。

所以我们在请求A打进来的时候对库存操作的加锁，这样请求B进来会先去读锁是否被释放，等锁释放了再去操作库存，这样就能够避免读写不一样的问题

class RedisLock {
  private expireTime: number
  private lockTimeout: number
  private expireUnit: 'PX' | 'EX'
  private expireMode: 'NX' | 'XX'
  private client: any

  constructor(client, options: LockOption = {}) {
    if (!client) throw new Error('缺少redis客户端')

    this.expireTime = options.expireTime || 2 // 锁的有效期
    this.lockTimeout = options.lockTimeout || 5 // 锁超时时间
    this.expireUnit = options.expireUnit || 'EX'
    this.expireMode = options.expireMode || 'NX'
    this.client = client
  }

  // 加锁
  async lock(key, val, expire?) {
    const self = this

    return (async function retry() {
      // 加锁
      try {
        const result = await self.client.set(key, val, self.expireUnit, expire || self.expireTime, self.expireMode)
        if (result === 'OK') {
          return true
        }

        await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 200))

        return retry()
      } catch (e) {
        console.log(e)
      }
    })()
  }

  // 解锁
  async unlock(key, val) {
    const script = "if redis.call('get',KEYS[1]) == ARGV[1] then" +
      "   return redis.call('del',KEYS[1]) " +
      "else" +
      "   return 0 " +
      "end"

    try {
      const result = await this.client.eval(script, 1, key, val)
      return result === 1
    } catch (e) {
      console.log(e)
      return false
    }
  }
}

上面的代码加锁的时候使用了’NX’，保证锁存在时再有进程进行加锁会执行失败，且解锁过程是需要执行lua脚本进行原子操作
如何使用

const lock = new RedisLock(redis)
router.post('/xxx', async ctx => {
  await lock.lock('key', 'val')
  await sleep(xxx)
  await lock.unlock('key', 'val')
})

使用redis分布式锁的好处是redis读取速度快且能在集群中使用，当然并发量高了也能在使用redis加锁的同时做一层redis缓存提升服务性能。

乐观锁

乐观锁是一种极其乐观的加锁方式，它认为不会出现资源抢占的情况，常见的策略比如CAS(Compare and Swap)，在执行写操作前我们记录数据的初始值和预期值，
更新时check一下初始值和数据库当前的值如果一样就将预期值更新进去，否则就认为是过期请求，再次尝试。

乐观锁的使用成本比较高，因为会出现ABA的情况，库存可能被请求B从3修改成2，又从2修改成3，这样A的原始值和预期值是一样的，就需要在表里增加version标记每次更新的版本。

周小e丶的博客

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悲观锁/乐观锁

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实现方案

乐观锁