PHP, 算法&设计模式

基于Redis SETNX实现互斥锁

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上周六遇到一个重复订单的问题： 用户支付成功后，订单列表里产生了两条订单号相同的记录，经过分析后确认是由于用户在等待支付结果页刷新页面，导致接口请求了两次（等待支付结果页面做了Loading效果，一般来说用户不会刷新，但是最近是销售旺季，支付网关的响应速度有所变慢，可能用户等待时间过长导致用户认为页面失去响应而刷新页面），系统在接到第一次请求后，开始执行提交订单流程(查询购物车数据 -> 提交用户支付token来获取支付结果 -> 获取“支付成功”结果后，创建订单记录，清空用户购物车 -> 给接口返回“支付成功”响应), 在提交订单流程还未结束时，用户刷新页面，系统收到第二次请求，第一次请求还未结束，此时用户购物车还未清空，如果不加以限制，第二次请求也会正常进行，最终额外创建一个订单记录

这就引出了一个问题： 对于不同请求(进程/线程)，修改同一个资源时，如何让该资源只能被一个请求(进程/线程)持有，其他请求(进程/线程)只能等待直到该资源被释放？
这是一个典型的互斥问题，可以通过互斥锁来解决：在第一个请求中对该资源加锁，直到对该资源修改完成后，再对该资源进行解锁；其他请求访问该资源前，需要先获取锁，如果发现此时该资源已被加锁，需要等待直到锁被释放。

一种简单的互斥锁实现(PHP + Redis):
基于Redis的SETNX命令，以ResourceId为key, 以系统当前时间戳 + 锁过期时间为value, 尝试写入。如果SETNX成功，则表示加锁成功，如果SETNX失败，表示key已存在，说明此时ResourceId资源已经被锁，此时我们需要判断该锁是否已经过期：通过Redis GET命令获取以ResourceId为key的value，也就是锁的过期时间，对比当前系统时间，如果锁过期时间 < 当前系统时间，则说明锁已过期，此时可以重新为ResourceId设置新的过期时间: SET(ResourceId, 系统当前时间戳 + 锁过期时间)；如果锁过期时间 >= 当前系统时间, 则需要等待锁释放。

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SETNX 是SET IF NOT EXISTS的简写.日常命令格式是SETNX key value，如果 key不存在，则SETNX成功返回1，如果这个key已经存在了，则返回0。

上面的锁过期，重新加锁的机制，有一点不足：如果有多个请求(进程/线程)在同时等待锁，当锁过期后，可能会有多个请求同时重新为ResourceId设置新的过期时间，这样会导致多个请求加锁成功。为了解决这一问题，我们可以给Redis SET命令添加GET选项，让其在设置锁的过期时间时，返回旧的过期时间，如果旧的过期时间 > 当前系统时间，说明锁已被其他请求抢占从而加锁失败

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SET(ResourceId, 系统当前时间戳 + 锁过期时间, "GET")

PHP伪代码实现:

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public function execute($resourceId)
{
    $this->getLock($resourceId);
    try {
        //do your CURD
    } finally {
        $this->unlock($resourceId);
    }
}

private function getLock($resourceId)
{
    while (!$this->_getLock($resourceId)) {
        usleep(200000); // 等待获得锁
    }
}

/**
 *
 * @param $resourceId
 * @return bool
 */
private function _getLock($resourceId)
{
    $key = 'your_lock_prefix_' . $resourceId;
    $now = time();
    $value = $now + 30; // 设置锁过期时间为当前系统时间 + 30秒
    $success = (int)$this->redis->setnx($key, $value);
    if ($success > 0) { // 无锁状态
        return true;
    }
    // 有锁状态
    $oldValue = (int)$this->redis->get($key);
    if ($oldValue > $now) { // 锁未过期
        return false;
    } else {    // 锁已过期
        $oldValue = (int)$this->redis->set($key, $value, 'GET');
        return $oldValue < $now;
    }
}

private function unlock($resourceId)
{
    $key = 'your_lock_prefix_' . $resourceId;
    $this->redis->del($key);
}