巧用py-redis实现不同功能分布式锁，满足复杂场景

2023-05-21 00:21:09

深入剖析分布式锁：掌握不同功能和实现技术

1. 分布式锁简介

在构建分布式系统时，协调不同进程之间的并发访问至关重要，而分布式锁正是为此而生的利器。基于Redis的分布式锁凭借其高性能和易用性备受青睐，但默认提供的功能有限，无法覆盖所有场景需求。因此，掌握针对不同功能实现分布式锁的技术对于开发者至关重要。

2. 分布式锁类型

锁的种类繁多，各有千秋，适用于不同的应用场景。本文将重点介绍以下常见类型：

排他锁： 允许一个进程独占访问资源，其他进程必须等待。
读写锁： 允许多个进程同时读取共享资源，但仅允许一个进程写入。
可重入锁： 允许一个进程多次获取同一个锁，避免死锁。
公平锁： 按请求顺序获取锁，避免饥饿现象。
悲观锁： 在操作数据前获取锁，防止并发操作导致不一致。
乐观锁： 在操作数据后检查冲突，减少锁开销，提高并发性。

3. 基于Redis实现不同功能的分布式锁

3.1 排他锁

import redis
pool = redis.ConnectionPool(host='localhost', port=6379, db=0)
client = redis.Redis(connection_pool=pool)

def acquire_lock(lock_name):
    while True:
        if client.setnx(lock_name, 1):
            return True
        time.sleep(0.1)

def release_lock(lock_name):
    client.delete(lock_name)

3.2 读写锁

import threading
class ReadWriteLock:
    def __init__(self):
        self.read_lock = threading.Lock()
        self.write_lock = threading.Lock()

    def acquire_read_lock(self):
        self.read_lock.acquire()

    def release_read_lock(self):
        self.read_lock.release()

    def acquire_write_lock(self):
        self.write_lock.acquire()

    def release_write_lock(self):
        self.write_lock.release()

3.3 可重入锁

import threading
class ReentrantLock:
    def __init__(self):
        self.lock = threading.Lock()
        self.count = 0

    def acquire(self):
        if self.count == 0:
            self.lock.acquire()
        self.count += 1

    def release(self):
        if self.count > 0:
            self.count -= 1
            if self.count == 0:
                self.lock.release()

3.4 公平锁

import threading
class FairLock:
    def __init__(self):
        self.lock = threading.Lock()
        self.queue = []

    def acquire(self):
        with self.lock:
            self.queue.append(threading.current_thread())
        while True:
            with self.lock:
                if self.queue[0] is threading.current_thread():
                    self.queue.pop(0)
                    return
                else:
                    self.lock.release()
                    time.sleep(0.1)
                    self.lock.acquire()

    def release(self):
        with self.lock:
            if len(self.queue) > 0:
                self.queue.pop(0)

3.5 悲观锁

import sqlite3
conn = sqlite3.connect('database.db')
cursor = conn.cursor()

def acquire_lock(table_name, row_id):
    cursor.execute(f'SELECT * FROM {table_name} WHERE id = {row_id} FOR UPDATE')

def release_lock():
    conn.commit()

3.6 乐观锁

import sqlalchemy as sa
engine = sa.create_engine('postgresql://user:password@host:port/database')
session = sa.orm.scoped_session(sa.orm.sessionmaker(bind=engine))

class User(sa.orm.declarative_base()):
    __tablename__ = 'users'
    id = sa.Column(sa.Integer, primary_key=True)
    name = sa.Column(sa.String(50))
    version = sa.Column(sa.Integer, default=0)

def update_user(user_id, new_name):
    user = session.get(User, user_id)
    if user.version == 0:
        user.name = new_name
        user.version += 1
        session.commit()