問題背景

在項目開發(fā)過程中，我遇到一個需求：對于某條記錄，一個用戶對它進行操作時會持續(xù)比較久，希望在一個用戶的操作期間，不允許有另一個用戶操作它，否容易會出現(xiàn)混亂。

在與同事們討論后，想通過加鎖的方式，起初想用redis鎖，但這樣會為項目增加別的依賴，因此轉(zhuǎn)而使用django-cache的緩存數(shù)據(jù)庫，來實現(xiàn)該功能。

資料查找

基于緩存實現(xiàn)分布式鎖，在網(wǎng)絡(luò)上查找了實現(xiàn)方式，大概可以總結(jié)為以下3種：

第一種鎖命令I(lǐng)NCR

這種加鎖的思路是， key 不存在，那么 key 的值會先被初始化為 0 ，然后再執(zhí)行 INCR 操作進行加一。 然后其它用戶在執(zhí)行 INCR 操作進行加一時，如果返回的數(shù)大于 1 ，說明這個鎖正在被使用當(dāng)中。

第二種鎖命令SETNX

這種加鎖的思路是，如果 key 不存在，將 key 設(shè)置為 value 如果 key 已存在，則 SETNX 不做任何動作

第三種鎖命令SET

上面兩種方法都有一個問題，會發(fā)現(xiàn)，都需要設(shè)置 key 過期。那么為什么要設(shè)置key過期呢？如果請求執(zhí)行因為某些原因意外退出了，導(dǎo)致創(chuàng)建了鎖但是沒有刪除鎖，那么這個鎖將一直存在，以至于以后緩存再也得不到更新。于是乎我們需要給鎖加一個過期時間以防不測。

在實際編寫中，我綜合了第二種和第三種方式，即用鍵名來設(shè)置鎖，同時設(shè)置了過期時間，以防長時間占用。

另外，關(guān)于如何使用django-cache去使用數(shù)據(jù)庫緩存，相關(guān)的API整理如下：

from django.core.cache import caches
# 設(shè)置鎖和超時時間
cache.set('my_key', 'Initial value', 60)
# 獲取鎖
cache.get('my_key')
# 更新鎖
cache.add('add_key', 'New value')

代碼編寫

在經(jīng)過多次的迭代，并且對比了網(wǎng)上的各路寫法后，我結(jié)合django-cache的特性，最終總結(jié)了一套較為簡潔的寫法。

首先是一個CacheLock的類，初始化方法里可以傳執(zhí)行超時時間，和拿鎖等待的時間。CacheLock類的主要方法有兩個，一個是拿鎖的方法，一個是釋放鎖的方法。

拿鎖的方法中，鍵名根據(jù)操作的具體對象來定，鍵值為uuid值，超時時間默認(rèn)為60s。一旦發(fā)現(xiàn)能拿到鎖，則返回uuid值。

釋放鎖的方法中，首先比較鍵值和uuid值是否一致，一致則釋放，避免因超時情況導(dǎo)致把其他的正在操作的鎖給釋放掉。

class CacheLock(object):
 def __init__(self, expires=60, wait_timeout=0):
 self.cache = cache
 self.expires = expires # 函數(shù)執(zhí)行超時時間
 self.wait_timeout = wait_timeout # 拿鎖等待超時時間

 def get_lock(self, lock_key):
 # 獲取cache鎖
 wait_timeout = self.wait_timeout
 identifier = uuid.uuid4()
 while wait_timeout >= 0:
  if self.cache.add(lock_key, identifier, self.expires):
  return identifier
  wait_timeout -= 1
  time.sleep(1)
 raise LockTimeout({'msg': '當(dāng)前有其他用戶正在編輯該采集配置，請稍后重試'})

 def release_lock(self, lock_key, identifier):
 # 釋放cache鎖
 lock_value = self.cache.get(lock_key)
 if lock_value == identifier:
  self.cache.delete(lock_key)

另外，將緩存鎖寫成一個裝飾器，對需要加鎖的地方，添加上該裝飾器，則可以很輕松地實現(xiàn)鎖功能。

def lock(cache_lock):
 def my_decorator(func):
 def wrapper(*args, **kwargs):
  lock_key = 'bk_monitor:lock:xxx' # 具體的lock_key要根據(jù)調(diào)用時傳的參數(shù)而定
  identifier = cache_lock.get_lock(lock_key)
  try:
  return func(*args, **kwargs)
  finally:
  cache_lock.release_lock(lock_key, identifier)
 return wrapper
 return my_decorator

再舉一個實際調(diào)用中的例子：

@lock(CacheLock())
def f():
 pass

另外，我在設(shè)置緩存的key名的時候，會根據(jù)函數(shù)的具體操作對象，從而給裝飾器傳遞相應(yīng)的參數(shù)，這里就不再舉例了。

優(yōu)化改進

當(dāng)然，實現(xiàn)以上功能需求一定還有別的更好的方式，關(guān)于鎖的實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)上有很多別的方式，比如基于zookeeper實現(xiàn)分布式鎖、基于數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)分布式鎖等等，它們在可靠性或性能方面都各有長短，要根據(jù)具體場景進行取舍，所以還有非常多值得研究的地方。

我這里也只是拋磚引玉，歡迎拍磚~

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