Golang實現可重入鎖的示例代碼

更新時間：2022年05月25日 11:05:28 作者：葉劍峰

可重入鎖指的是同一個線程外層函數獲得鎖之后，內層遞歸函數仍然能獲取該鎖的代碼，在同一個線程在外層方法獲取鎖的時候，在進入內層方法會自動獲取鎖。本文將用Golang實現可重入鎖，需要的可以參考一下

什么是可重入鎖

我們平時說的分布式鎖，一般指的是在不同服務器上的多個線程中，只有一個線程能搶到一個鎖，從而執(zhí)行一個任務。而我們使用鎖就是保證一個任務只能由一個線程來完成。所以我們一般是使用這樣的三段式邏輯：

Lock();
DoJob();
Unlock();

但是由于我們的系統(tǒng)都是分布式的，這個鎖一般不會只放在某個進程中，我們會借用第三方存儲，比如 Redis 來做這種分布式鎖。但是一旦借助了第三方存儲，我們就必須面對這個問題：Unlock是否能保證一定運行呢？

這個問題，我們面對的除了程序的bug之外，還有網絡的不穩(wěn)定，進程被殺死，服務器被down機等。我們是無法保證Unlock一定被運行的。

那么我們就一般在Lock的時候為這個鎖加一個超時時間作為兜底。

LockByExpire(duration);
DoJob();
Unlock();

這個超時時間是為了一旦出現異常情況導致Unlock沒有被運行，這個鎖在duration時間內也會被自動釋放。這個在redis中我們一般就是使用set ex 來進行鎖超時的設定。

但是有這個超時時間我們又遇上了問題，超時時間設置多久合適呢？當然要設置的比 DoJob 消耗的時間更長，否則的話，在任務還沒結束的時候，鎖就被釋放了，還是有可能導致并發(fā)任務的存在。

但是實際上，同樣由于網絡超時問題，系統(tǒng)運行狀況問題等，我們是無法準確知道DoJob這個函數要執(zhí)行多久的。那么這時候怎么辦呢？

有兩個辦法：

第一個方法，我們可以對DoJob做一個超時設置。讓DoJob最多只能執(zhí)行n秒，那么我的分布式鎖的超時時長設置比n秒長就可以了。為一個任務設置超時時間在很多語言是可以做到的。比如golang 中的 TimeoutContext。

而第二種方法，就是我們先為鎖設置一個比較小的超時時長，然后不斷續(xù)期這個鎖。對一個鎖的不斷需求，也可以理解為重新開始加鎖，這種可以不斷續(xù)期的鎖，就叫做可重入鎖。

除了主線程之外，可重入鎖必然有一個另外的線程（或者攜程）可以對這個鎖進行續(xù)期，我們叫這個額外的程序叫做watchDog（看門狗）。

具體實現

在Golang中，語言級別天生支持協(xié)程，所以這種可重入鎖就非常容易實現：

// DistributeLockRedis 基于redis的分布式可重入鎖，自動續(xù)租
type DistributeLockRedis struct {
	key       string             // 鎖的key
	expire    int64              // 鎖超時時間
	status    bool               // 上鎖成功標識
	cancelFun context.CancelFunc // 用于取消自動續(xù)租攜程
	redis     redis.Client       // redis句柄
}

// 創(chuàng)建可
func NewDistributeLockRedis(key string, expire int64) *DistributeLockRedis {
	return &DistributeLockRedis{
		 key : key,
		 expire : expire,
	}
}

// TryLock 上鎖
func (dl *DistributeLockRedis) TryLock() (err error) {
	if err = dl.lock(); err != nil {
		return err
	}
	ctx, cancelFun := context.WithCancel(context.Background())
	dl.cancelFun = cancelFun
	dl.startWatchDog(ctx) // 創(chuàng)建守護協(xié)程，自動對鎖進行續(xù)期
	dl.status = true
	return nil
}

// competition 競爭鎖
func (dl *DistributeLockRedis) lock() error {
	if res, err := redis.String(dl.redis.Do(context.Background(), "SET", dl.key, 1, "NX", "EX", dl.expire)); err != nil {
		return err
	} 
	return nil
}


// guard 創(chuàng)建守護協(xié)程，自動續(xù)期
func (dl *DistributeLockRedis) startWatchDog(ctx context.Context) {
	safeGo(func() error {
		for {
			select {
			// Unlock通知結束
			case <-ctx.Done():
				return nil
			default:
				// 否則只要開始了，就自動重入（續(xù)租鎖）
				if dl.status {
					if res, err := redis.Int(dl.redis.Do(context.Background(), "EXPIRE", dl.key, dl.expire)); err != nil {
						return nil
					} 
					// 續(xù)租時間為 expire/2 秒
					time.Sleep(time.Duration(dl.expire/2) * time.Second)
				}
			}
		}
	})
}

// Unlock 釋放鎖
func (dl *DistributeLockRedis) Unlock() (err error) {
	// 這個重入鎖必須取消，放在第一個地方執(zhí)行
	if dl.cancelFun != nil {
		dl.cancelFun() // 釋放成功，取消重入鎖
	}
	var res int
	if dl.status {
		if res, err = redis.Int(dl.redis.Do(context.Background(), "Del", dl.key)); err != nil {
			return fmt.Errorf("釋放鎖失敗")
		}
		if res == 1 {
			dl.status = false
			return nil
		}
	}
	return fmt.Errorf("釋放鎖失敗")
}

這段代碼的邏輯基本上都以注釋的形式來寫了。其中主要就在startWatchDog，對鎖進行重新續(xù)期

ctx, cancelFun := context.WithCancel(context.Background())
dl.cancelFun = cancelFun
dl.startWatchDog(ctx) // 創(chuàng)建守護協(xié)程，自動對鎖進行續(xù)期
dl.status = true

首先創(chuàng)建一個cancelContext，它的context函數cancelFunc是給Unlock進行調用的。然后啟動一個goroutine進程來循環(huán)續(xù)期。

這個新啟動的goroutine在主goroutine處理結束，調用Unlock的時候，才會結束，否則會在過期時間/2 的時候，調用一次redis的expire命令來進行續(xù)期。

至于外部，在使用的時候如下

func Foo() error {
  key := foo
  
  // 創(chuàng)建可重入的分布式鎖
	dl := NewDistributeLockRedis(key, 10)
	// 爭搶鎖
	err := dl.TryLock()
	if err != nil {
		// 沒有搶到鎖
		return err
	}
	
	// 搶到鎖的記得釋放鎖
	defer func() {
		dl.Unlock()
	}
	
	// 做真正的任務
	DoJob()
}

以上就是Golang實現可重入鎖的示例代碼的詳細內容，更多關于Golang可重入鎖的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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