php并发加锁问题分析与设计代码实例讲解

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。下面我将分析一个财务支付锁的问题。希望对大家有所帮助。

1 没有应用锁机制

1.1 财务支付简化版本代码

<!--?php 
/** 
 * pay.php 
 * 
 * 支付没有应用锁
 * 
 * copy right (c) 2016 
 * 
 * modification history: 
 * -------------------- 
 * 2018/9/10, by clevercode, create 
 * 
 */
//用户支付
function pay($userid,$money)
{
 if(false == is_int($userid) || false == is_int($money))
 {
 return false;
 } 
 //取出总额
 $total = getuserleftmoney($userid);
 //花费大于剩余
 if($money --> $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：

取出用户的余额1000。
支付后剩余 800 = 1000 - 200。
更新后账户余额800。

m操作人：

取出用户余额1000。
支付后剩余700 = 1000 - 300。
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源码设计如下

locksystem.php

<!--?php 
/** 
 * locksystem.php 
 * 
 * php锁机制
 * 
 * copy right (c) 2018
 * 
 * modification history: 
 * -------------------- 
 * 2018/9/10, by clevercode, create 
 * 
 */
class locksystem
{
 const lock_type_db = 'sqllock';
 const lock_type_file = 'filelock';
 const lock_type_memcache = 'memcachelock';
 private $_lock = null;
 private static $_supportlocks = array('filelock', 'sqllock', 'memcachelock'); 
 public function __construct($type, $options = array()) 
 {
 if(false == empty($type))
 {
 $this--->createlock($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 支付系统应用锁

<!--?php
/** 
 * pay.php 
 * 
 * 支付应用锁
 * 
 * copy right (c) 2018 
 * 
 * modification history: 
 * -------------------- 
 * 2018/9/10, by clevercode, create 
 * 
 */
//用户支付
function pay($userid,$money)
{
 if(false == is_int($userid) || false == is_int($money))
 {
 return false;
 } 
 try
 {
 //创建锁(推荐使用memcachelock)
 $locksystem = new locksystem(locksystem::lock_type_memcache); 
 //获取锁
 $lockkey = 'pay'.$userid;
 $locksystem--->getlock($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：

获取锁：pay100
取出用户的余额1000。
支付后剩余 800 = 1000 - 200。
更新后账户余额800。
释放锁：pay100

m操作人：

1、等待锁：pay100
2、获取锁：pay100
3、获取余额：800
3、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。

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