php并发加锁示例

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: 
 * -------------------- 
 * 2016/9/10, 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：

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源码设计如下

locksystem.php

<!--?php 
/** 
 * locksystem.php 
 * 
 * php锁机制
 * 
 * copy right (c) 2016
 * 
 * modification history: 
 * -------------------- 
 * 2016/9/10, 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) 2016 
 * 
 * modification history: 
 * -------------------- 
 * 2016/9/10, 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：

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。

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