mongo分布式锁Java实现方法(推荐)

一、分布式锁使用场景：

代码部署在多台服务器上，即分布式部署。

多个进程同步访问一个共享资源。

二、需要的技术：

数据库：mongo

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

<!--mongodo开始-->
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.data</groupId>
      <artifactId>spring-data-mongodb</artifactId>
      <version>1.8.2.RELEASE</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.data</groupId>
      <artifactId>spring-data-commons</artifactId>
      <version>1.10.0.RELEASE</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.mongodb</groupId>
      <artifactId>mongo-java-driver</artifactId>
      <version>2.13.0-rc2</version>
    </dependency>
 <!--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：

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class MongoDistributedLock {

  static MongoLockDao mongoLockDao;

  static {
    mongoLockDao = SpringBeanUtils.getBean("mongoLockDao");
  }

  /**
   * 获得锁的步骤：
   * 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；
   * 2、判断锁资源是否过期，如果过期则释放锁资源；
   * 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。）
   * 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；
   * ！！！注意，不需要锁资源时，及时释放锁资源！！！。
   *
   * @param key
   * @param expire
   * @return
   */
  public static boolean getLock(String key, long expire) {
    List<MongoLock> mongoLocks = mongoLockDao.getByKey(key);
    //判断该锁是否被获得,锁已经被其他请求获得，直接返回
    if (mongoLocks.size() > 0 && mongoLocks.get(0).getExpire() >= System.currentTimeMillis()) {
      return false;
    }
    //释放过期的锁
    if (mongoLocks.size() > 0 && mongoLocks.get(0).getExpire() < System.currentTimeMillis()) {
      releaseLockExpire(key, System.currentTimeMillis());
    }
    //！！(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。
    Map<String, Object> mapResult = mongoLockDao.incrByWithExpire(key, 1, System.currentTimeMillis() + expire);
    //如果结果是1，代表当前请求获得锁
    if ((Integer) mapResult.get("value") == 1) {
      return true;
      //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。
    } else if ((Integer) mapResult.get("value") > 1) {
      return false;
    }
    return false;
  }

  /**
   * 释放锁
   *
   * @param key
   */
  public static void releaseLock(String key) {
    Map<String, Object> condition = new HashMap<>();
    condition.put("key", key);
    mongoLockDao.remove(condition);
  }

  /**
   * 释放过期锁
   *
   * @param key
   * @param expireTime
   */
  private static void releaseLockExpire(String key, long expireTime) {
    mongoLockDao.removeExpire(key, expireTime);
  }
}

MongoLockDao实现代码：

import org.springframework.data.mongodb.core.FindAndModifyOptions;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Criteria;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Query;
import org.springframework.data.mongodb.core.query.Update;
import org.springframework.stereotype.Repository;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

@Repository
public class MongoLockDao <MongoLock> {
  private Class<?> clz;

  public Class<?> getClz() {
    if (clz == null) {
      //获取泛型的Class对象
      clz = ((Class<?>)
          (((ParameterizedType) (this.getClass().getGenericSuperclass())).getActualTypeArguments()[0]));
    }
    return clz;
  }

  /**
   * 返回指定key的数据
   *
   * @param key
   * @return
   */
  public List<MongoLock> getByKey(String key) {
    Query query = new Query();
    query.addCriteria(Criteria.where("key").is(key));
    return (List<MongoLock>) mongoTemplate.find(query, getClz());
  }

  /**
   * 指定key自增increment(原子加),并设置过期时间
   *
   * @param key
   * @param increment
   * @param expire
   * @return
   */
  public Map<String, Object> incrByWithExpire(String key, double increment, long expire) {
    //筛选
    Query query = new Query();
    query.addCriteria(new Criteria("key").is(key));

    //更新
    Update update = new Update();
    update.inc("value", increment);
    update.set("expire", expire);
    //可选项
    FindAndModifyOptions options = FindAndModifyOptions.options();
    //没有则新增
    options.upsert(true);
    //返回更新后的值
    options.returnNew(true);
    Map<String, Object> resultMap = new HashMap<>();
    resultMap.put("value", Double.valueOf(((MongoLock)
        mongoTemplate.findAndModify(query, update, options, getClz())).getValue()).intValue());
    resultMap.put("expire", Long.valueOf(((MongoLock)
        mongoTemplate.findAndModify(query, update, options, getClz())).getExpire()).longValue());
    return resultMap;
  }

  /**
   * 根据value删除过期的内容
   *
   * @param key
   * @param expireTime
   */
  public void removeExpire(String key, long expireTime) {
    Query query = new Query();
    query.addCriteria(Criteria.where("key").is(key));
    query.addCriteria(Criteria.where("expire").lt(expireTime));
    mongoTemplate.remove(query, getClz());
  }

  public void remove(Map<String, Object> condition) {
    Query query = new Query();
    Set<Map.Entry<String, Object>> set = condition.entrySet();
    int flag = 0;
    for (Map.Entry<String, Object> entry : set) {
      query.addCriteria(Criteria.where(entry.getKey()).is(entry.getValue()));
      flag = flag + 1;
    }
    if (flag == 0) {
      query = null;
    }
    mongoTemplate.remove(query, getClz());
  }

}

MongoLock实体：

public class MongoLock {

  private String key;
  private double value;
  private long expire;

  public double getValue() {
    return value;
  }

  public void setValue(double value) {
    this.value = value;
  }

  public long getExpire() {
    return expire;
  }

  public void setExpire(long expire) {
    this.expire = expire;
  }

  public String getKey() {
    return key;
  }

  public void setKey(String key) {
    this.key = key;
  }
}

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。

假设有A、B两个请求通过请求资源。

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。

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。

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：

A、B两个请求同时通过条件，进入到代码 1

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。

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。

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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