常见的分布式锁--MySQL是如何实现分布式锁功能？

使用MySQL的行级锁机制来实现分布式锁。设计过程如下：
1.创建一张用于存储锁信息的表，包含以下字段：锁的名称、锁的持有者、锁的过期时间等。
2.当需要获取锁时，向该表插入一条记录，如果插入成功，则表示获取到了锁。
3.当需要释放锁时，根据锁的名称和持有者信息，删除该表中的相应记录，释放锁。

1 创建数据库表

首先，在MySQL数据库中创建一个表用于存储锁的状态。假设有一个表 distributed_lock，包含以下字段：

id：锁的唯一标识，可以是自增主键或全局唯一标识符（GUID）。
resource_key：锁的资源标识符，用于唯一标识需要加锁的资源。
owner：锁的拥有者，表示当前持有锁的客户端。
created_time：锁的创建时间，表示锁的获取时间。
expiration_time：锁的过期时间，表示锁的有效期。

CREATE TABLE lock (
  id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, -- 锁的唯一标识
  resource_key VARCHAR(255) NOT NULL, -- 锁的资源标识符
  owner VARCHAR(255) NOT NULL, -- 锁的拥有者
  created_time DATETIME NOT NULL, -- 锁的创建时间
  expiration_time DATETIME NOT NULL -- 锁的过期时间
);

2 获取锁

在Java代码中，获取锁的过程可以通过执行MySQL的插入操作来实现。考虑到并发情况下可能会有多个客户端同时尝试获取锁，可以通过以下代码来实现：

import java.sql.*;

public class DistributedLock {
    private static final String DB_URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/my_db";
    private static final String DB_USER = "root";
    private static final String DB_PASSWORD = "password";

    public boolean acquireLock(String resourceKey, int timeout) {
        boolean lockAcquired = false;
        Connection conn = null;
        try {
            // 创建数据库连接
            conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, DB_USER, DB_PASSWORD);

            // 开始事务
            conn.setAutoCommit(false);

            // 查询是否已经有其他客户端持有锁
            String selectSql = "SELECT * FROM distributed_lock WHERE resource_key = ? FOR UPDATE";
            PreparedStatement selectStmt = conn.prepareStatement(selectSql);
            selectStmt.setString(1, resourceKey);
            ResultSet rs = selectStmt.executeQuery();

            if (!rs.next()) {
                // 如果没有其他客户端持有锁，则插入新的锁记录
                String insertSql = "INSERT INTO distributed_lock (resource_key, owner, created_time, expiration_time) VALUES (?, ?, NOW(), DATE_ADD(NOW(), INTERVAL ? SECOND))";
                PreparedStatement insertStmt = conn.prepareStatement(insertSql);
                insertStmt.setString(1, resourceKey);
                insertStmt.setString(2, Thread.currentThread().getName());
                insertStmt.setInt(3, timeout);
                insertStmt.executeUpdate();

                // 提交事务
                conn.commit();

                lockAcquired = true;
            }

            rs.close();
            selectStmt.close();
        } catch (SQLException e) {
            // 处理异常
            if (conn != null) {
                try {
                    conn.rollback();
                } catch (SQLException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭数据库连接
            if (conn != null) {
                try {
                    conn.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        return lockAcquired;
    }
}

在上述代码中，acquireLock 方法接收两个参数：resourceKey 代表需要加锁的资源标识符，timeout 代表获取锁的超时时间（以秒为单位）。

首先，代码创建数据库连接，然后开始事务。接下来，通过执行 SELECT 语句查询是否已经有其他客户端持有锁。如果没有其他客户端持有锁，则执行 INSERT 语句插入新的锁记录，并提交事务。最后，关闭数据库连接，并返回获取锁的结果。

3 释放锁

获取锁成功后，需要在使用完资源后释放锁。释放锁的过程可以通过执行 MySQL 的删除操作来实现。以下是释放锁的代码：

public class DistributedLock {
    // ...

    public void releaseLock(String resourceKey) {
        Connection conn = null;
        try {
            // 创建数据库连接
            conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, DB_USER, DB_PASSWORD);

            // 开始事务
            conn.setAutoCommit(false);

            // 删除锁记录
            String deleteSql = "DELETE FROM distributed_lock WHERE resource_key = ?";
            PreparedStatement deleteStmt = conn.prepareStatement(deleteSql);
            deleteStmt.setString(1, resourceKey);
            deleteStmt.executeUpdate();

            // 提交事务
            conn.commit();

            deleteStmt.close();
        } catch (SQLException e) {
            // 处理异常
            if (conn != null) {
                try {
                    conn.rollback();
                } catch (SQLException ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
            }
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭数据库连接
            if (conn != null) {
                try {
                    conn.close();
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

在上述代码中，releaseLock 方法接收一个参数 resourceKey，代表需要释放的锁的资源标识符。

代码创建数据库连接，然后开始事务。接下来，通过执行 DELETE 语句删除锁记录，并提交事务。最后，关闭数据库连接。

4 应用场景：

一个典型的应用场景是分布式系统中的任务调度。假设有多个任务调度节点，每个节点同时只能执行一个任务，当有多个节点同时尝试执行任务时，需要使用分布式锁来保证同一时间只有一个节点执行任务。

示例代码：

public class TaskScheduler {
    private static final String TASK_RESOURCE_KEY = "task_resource";
    private static final int LOCK_TIMEOUT = 10; // 10秒

    public void scheduleTask() {
        DistributedLock lock = new DistributedLock();
        boolean lockAcquired = lock.acquireLock(TASK_RESOURCE_KEY, LOCK_TIMEOUT);
        if (lockAcquired) {
            try {
                // 执行任务
                System.out.println("Task scheduled by " + Thread.currentThread().getName());
                Thread.sleep(5000); // 模拟任务执行时间

                // 释放锁
                lock.releaseLock(TASK_RESOURCE_KEY);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TaskScheduler scheduler = new TaskScheduler();

        // 创建多个线程模拟任务调度节点
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread thread = new Thread(scheduler::scheduleTask);
            thread.start();
        }
    }
}

在上述代码中，TaskScheduler 类负责任务调度。首先，创建一个 DistributedLock 对象，然后调用 acquireLock 方法尝试获取锁。如果获取锁成功，则执行任务，并在任务执行完毕后调用 releaseLock 方法释放锁。

在 main 方法中，创建多个线程模拟任务调度节点。每个线程调用 scheduleTask 方法来尝试执行任务。

5 MySQL实现分布式锁的优缺点

数据库实现分布式锁的优点是简单易用，可以实现互斥访问共享资源。但是在高并发、高性能的场景中，数据库实现分布式锁的效率不高，会增加数据库的开销。另外，数据库实现分布式锁还有以下缺点：

单点故障：如果使用单个数据库实现分布式锁，那么数据库成为了单点故障的风险。如果数据库出现故障，那么所有使用该锁的应用都无法正常运行。
阻塞：当有多个请求同时争夺锁时，只有一个请求能够成功获取到锁，其他请求需要等待。这样会导致请求被阻塞，延长了响应时间。
容错性差：数据库实现分布式锁只能在一个数据库中实现，如果该数据库发生故障或者网络中断，那么整个分布式锁功能就无法正常工作。

为了解决数据库实现分布式锁的缺点，可以考虑使用其他工具或技术，如分布式缓存（如Redis）、ZooKeeper等来实现分布式锁。这些工具或技术可以提供更高效、更可靠的分布式锁实现方式，适用于高并发、高性能的场景。