一个在高并发下财务支付锁的问题分析

一个在高并发下财务支付锁的问题分析

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。下面将分析一个财务支付锁的问题。希望对大家有所帮助。

1，在没有应用锁机制的情况下

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：

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

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

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：

等待锁：pay100

获取锁：pay100

获取余额：800

支付后剩余500 = 800 - 300。

支付后账户余额500。

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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