分析一個在高併發下的財務支付鎖的問題
阿新 • • 發佈：2018-11-19
在工作專案中，會遇到一些php併發訪問去修改一個數據問題，如果這個資料不加鎖，就會造成資料的錯誤。下面將分析一個財務支付鎖的問題。希望對大家有所幫助。
1，在沒有應用鎖機制的情況下
1.1 財務支付簡化版本程式碼
<!--?php /** * pay.php * * 支付沒有應用鎖 * * Copy right (c) 2016 * * modification history: * -------------------- * 2016/9/10, by CleverCode, Create * */ //使用者支付 function pay($userId,$money) { if(false == is_int($userId) || false == is_int($money)) { return false; } //取出總額 $total = getUserLeftMoney($userId); //花費大於剩餘 if($money --> $total) { return false; } //餘額 $left = $total - $money; //更新餘額 return setUserLeftMoney($userId,$left); } //取出使用者的餘額 function getUserLeftMoney($userId) { if(false == is_int($userId)) { return 0; } $sql = "select account form user_account where userid = ${userId}"; //$mysql = new mysql();//mysql資料庫 return $mysql->query($sql); } //更新使用者餘額 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資料庫 return $mysql->execute($sql); } ?>
1.2 問題分析
如果有兩個操作人(p和m)，都用使用者編號100賬戶,分別在pc和手機端同時登陸，100賬戶總餘額有1000，p操作人花200，m操作人花300。併發過程如下。
p操作人：
-
取出使用者的餘額1000。
-
支付後剩餘 800 = 1000 - 200。
-
更新後賬戶餘額800。
m操作人：
-
取出使用者餘額1000。
-
支付後剩餘700 = 1000 - 300。
-
支付後賬戶餘額700。
兩次支付後，賬戶的餘額居然還有700，應該的情況是花費了500，賬戶餘額500才對。造成這個現象的根本原因，是併發的時候，p和m同時操作取到的餘額資料都是1000。
2 加鎖設計
鎖的操作一般只有兩步，一 獲取鎖(getLock)；二是釋放鎖(releaseLock)。但現實鎖的方式有很多種，可以是檔案方式實現；sql實現；Memcache實現；根據這種場景我們考慮使用策略模式。
2.1 類圖設計如下
2.2 php原始碼設計如下
LockSystem.php
<!--?php /** * LockSystem.php * * php鎖機制 * * 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 應用鎖機制
3.1 支付系統應用鎖
<!--?php
/**
* pay.php
*
* 支付應用鎖
*
* Copy right (c) 2016
*
* modification history:
* --------------------
* 2016/9/10, by CleverCode, Create
*
*/
//使用者支付
function pay($userId,$money)
{
if(false == is_int($userId) || false == is_int($money))
{
return false;
}
try
{
//建立鎖(推薦使用MemcacheLock)
$lockSystem = new LockSystem(LockSystem::LOCK_TYPE_MEMCACHE);
//獲取鎖
$lockKey = 'pay'.$userId;
$lockSystem--->getLock($lockKey,8);
//取出總額
$total = getUserLeftMoney($userId);
//花費大於剩餘
if($money > $total)
{
$ret = false;
}
else
{
//餘額
$left = $total - $money;
//更新餘額
$ret = setUserLeftMoney($userId,$left);
}
//釋放鎖
$lockSystem->releaseLock($lockKey);
}
catch (Exception $e)
{
//釋放鎖
$lockSystem->releaseLock($lockKey);
}
}
//取出使用者的餘額
function getUserLeftMoney($userId)
{
if(false == is_int($userId))
{
return 0;
}
$sql = "select account form user_account where userid = ${userId}";
//$mysql = new mysql();//mysql資料庫
return $mysql->query($sql);
}
//更新使用者餘額
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資料庫
return $mysql->execute($sql);
}
?>
3.2 鎖分析
p操作人：
-
獲取鎖：pay100
-
取出使用者的餘額1000。
-
支付後剩餘 800 = 1000 - 200。
-
更新後賬戶餘額800。
-
釋放鎖：pay100
m操作人：
-
等待鎖：pay100
-
獲取鎖：pay100
-
獲取餘額：800
-
支付後剩餘500 = 800 - 300。
-
支付後賬戶餘額500。
-
釋放鎖：pay100
兩次支付後，餘額500。非常完美瞭解決了併發造成的臨界區資源的訪問問題。