php并发加锁

clevercode在工作项目中，会遇到一些php并发访问去修改一个数据问题，如果这个数据不加锁，就会造成数据的错误。下面clevercode将分析一个财务支付锁的问题。

1 没有应用锁机制

1.1 财务支付简化版本代码

 $total)
    {
        return false;    
    }
    
    //余额
    $left = $total - $money;
    
    //更新余额
    return setuserleftmoney($userid,$left);

}

//取出用户的余额
function getuserleftmoney($userid)
{
    if(false == is_int($userid))
    {
        return 0;
    }
    $sql = "select account form user_account where userid = ${userid}";
    
    //$mysql = new mysql();//mysql数据库
    return $mysql->query($sql);
}

//更新用户余额
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数据库
    return $mysql->execute($sql);
}

?>

1.2 问题分析

如果有两个操作人(p和m)，都用用户编号100账户,分别在pc和手机端同时登陆，100账户总余额有1000，p操作人花200，m操作人花300。并发过程如下。

p操作人：

1 取出用户的余额1000。

2 支付后剩余 800 = 1000 - 200。

3 更新后账户余额800。

m操作人：

1 取出用户余额1000。

2 支付后剩余700 = 1000 - 300。

3 支付后账户余额700。

两次支付后，账户的余额居然还有700，应该的情况是花费了500，账户余额500才对。造成这个现象的根本原因，是并发的时候，p和m同时操作取到的余额数据都是1000。

2 加锁设计

锁的操作一般只有两步，一 获取锁(getlock)；二是释放锁(releaselock)。但现实锁的方式有很多种，可以是文件方式实现；sql实现；memcache实现；根据这种场景我们考虑使用策略模式。

2.1 类图设计如下

2.2 php设计如下

locksystem.php

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 应用锁机制

3.1 支付应用锁

getlock($lockkey,8);
        
        //取出总额
        $total = getuserleftmoney($userid);
        
        //花费大于剩余
        if($money > $total)
        {
            $ret = false;    
        }
        else
        { 
            //余额
            $left = $total - $money;
            
            //更新余额
            $ret = setuserleftmoney($userid,$left);
        }
        
        //释放锁
        $locksystem->releaselock($lockkey); 
    }
    catch (exception $e)
    {
        //释放锁
        $locksystem->releaselock($lockkey);     
    }

}

//取出用户的余额
function getuserleftmoney($userid)
{
    if(false == is_int($userid))
    {
        return 0;
    }
    $sql = "select account form user_account where userid = ${userid}";
    
    //$mysql = new mysql();//mysql数据库
    return $mysql->query($sql);
}

//更新用户余额
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数据库
    return $mysql->execute($sql);
}

?>

3.2 锁分析

p操作人：

1 获取锁：pay100

2 取出用户的余额1000。

3 支付后剩余 800 = 1000 - 200。

4 更新后账户余额800。

5 释放锁：pay100

m操作人：

1 等待锁：pay100

2 获取锁：pay100

3 获取余额：800

4 支付后剩余500 = 800 - 300。

5 支付后账户余额500。

6 释放锁：pay100

两次支付后，余额500。非常完美了解决了并发造成的临界区资源的访问问题。