php+redis实现抢购功能

摘要：实现思路实现分布式锁思路思路很简单，主要用到的函数是，这个应该是实现分布式锁最主要的函数。实现任务队列这里的实现会用到上面的分布式的锁机制，主要是用到了里的有序集合这一数据结构。

实现思路
1.Redis实现分布式锁思路
　 　思路很简单，主要用到的redis函数是setnx()，这个应该是实现分布式锁最主要的函数。首先是将某一任务标识名（这里用Lock：order作为标识名的例子）作为键存到redis里，并为其设个过期时间，如果是还有Lock：order请求过来，先是通过setnx()看看是否能将Lock：order插入到redis里，可以的话就返回true，不可以就返回false。当然，在我的代码里会比这个思路复杂一些，我会在分析代码时进一步说明。

2.Redis实现任务队列
　 这里的实现会用到上面的Redis分布式的锁机制，主要是用到了Redis里的有序集合这一数据结构。例如入队时，通过zset的add()函数进行入队，而出队时，可以用到zset的getScore()函数。另外还可以弹出顶部的几个任务。

　　以上就是实现 分布式锁 和 任务队列 的简单思路，如果你看完有点模棱两可，那请看接下来的代码实现。

代码分析
（一）先来分析Redis分布式锁的代码实现

　　　　（1）为避免特殊原因导致锁无法释放，在加锁成功后，锁会被赋予一个生存时间（通过lock方法的参数设置或者使用默认值），超出生存时间锁会被自动释放锁的生存时间默认比较短（秒级），因此，若需要长时间加锁，可以通过expire方法延长锁的生存时间为适当时间，比如在循环内。

　　　　（2）系统级的锁当进程无论何种原因时出现crash时，操作系统会自己回收锁，所以不会出现资源丢失，但分布式锁不用，若一次性设置很长时间，一旦由于各种原因出现进程crash 或者其他异常导致unlock未被调用时，则该锁在剩下的时间就会变成垃圾锁，导致其他进程或者进程重启后无法进入加锁区域。

　　　　先看加锁的实现代码：这里需要主要两个参数，一个是$timeout,这个是循环获取锁的等待时间，在这个时间内会一直尝试获取锁知道超时，如果为0，则表示获取锁失败后直接返回而不再等待；另一个重要参数的$expire，这个参数指当前锁的最大生存时间，以秒为单位的，它必须大于0，如果超过生存时间锁仍未被释放，则系统会自动强制释放。这个参数的最要作用请看上面的（1）里的解释。

　　　　这里先取得当前时间，然后再获取到锁失败时的等待超时的时刻(是个时间戳)，再获取到锁的最大生存时刻是多少。这里redis的key用这种格式：”Lock:锁的标识名”,这里就开始进入循环了，先是插入数据到redis里，使用setnx()函数，这函数的意思是，如果该键不存在则插入数据，将最大生存时刻作为值存储，假如插入成功，则对该键进行失效时间的设置，并将该键放在$lockedName数组里，返回true，也就是上锁成功；如果该键存在，则不会插入操作了，这里有一步严谨的操作，那就是取得当前键的剩余时间，假如这个时间小于0，表示key上没有设置生存时间（key是不会不存在的，因为前面setnx会自动创建）如果出现这种状况，那就是进程的某个实例setnx成功后 crash 导致紧跟着的expire没有被调用，这时可以直接设置expire并把锁纳为己用。如果没设置锁失败的等待时间 或者 已超过最大等待时间了，那就退出循环，反之则 隔 $waitIntervalUs 后继续 请求。 这就是加锁的整一个代码分析。
　　　　

/**
* 加锁
* @param  [type]  $name           锁的标识名
* @param  integer $timeout        循环获取锁的等待超时时间，在此时间内会一直尝试获取锁直到超时，为0表示失败后直接返回不等待
* @param  integer $expire         当前锁的最大生存时间(秒)，必须大于0，如果超过生存时间锁仍未被释放，则系统会自动强制释放
* @param  integer $waitIntervalUs 获取锁失败后挂起再试的时间间隔(微秒)
* @return [type]                  [description]
*/
public function lock($name, $timeout = 0, $expire = 15, $waitIntervalUs = 100000) {
    if ($name == null) return false;
    //取得当前时间
    $now = time();
    //获取锁失败时的等待超时时刻
    $timeoutAt = $now + $timeout;
    //锁的最大生存时刻
    $expireAt = $now + $expire;
    $redisKey = "Lock:{$name}";
    while (true) {
        //将rediskey的最大生存时刻存到redis里，过了这个时刻该锁会被自动释放
        $result = $this->redisString->setnx($redisKey, $expireAt);
        if ($result != false) {
            //设置key的失效时间
            $this->redisString->expire($redisKey, $expireAt);
            //将锁标志放到lockedNames数组里
            $this->lockedNames[$name] = $expireAt;
            return true;
        }
        //以秒为单位，返回给定key的剩余生存时间
        $ttl = $this->redisString->ttl($redisKey);
        //ttl小于0 表示key上没有设置生存时间（key是不会不存在的，因为前面setnx会自动创建）
        //如果出现这种状况，那就是进程的某个实例setnx成功后 crash 导致紧跟着的expire没有被调用
        //这时可以直接设置expire并把锁纳为己用
        if ($ttl < 0) {
            $this->redisString->set($redisKey, $expireAt);
            $this->lockedNames[$name] = $expireAt;
            return true;
        }
        /*****循环请求锁部分*****/
        //如果没设置锁失败的等待时间 或者 已超过最大等待时间了，那就退出
        if ($timeout <= 0 || $timeoutAt < microtime(true)) break;
        //隔 $waitIntervalUs 后继续 请求
        usleep($waitIntervalUs);
    }
    return false;
}

接着看解锁的代码分析：解锁就简单多了，传入参数就是锁标识，先是判断是否存在该锁，存在的话，就从redis里面通过deleteKey()函数删除掉锁标识即可。

/**
* 解锁
* @param  [type] $name [description]
* @return [type]       [description]
*/
public function unlock($name) {
    //先判断是否存在此锁
    if ($this->isLocking($name)) {
        //删除锁
        if ($this->redisString->deleteKey("Lock:$name")) {
            //清掉lockedNames里的锁标志
            unset($this->lockedNames[$name]);
            return true;
        }
    }
    return false;
}

再贴上删除掉所有锁的方法，其实都一个样，多了个循环遍历而已。

/**
* 释放当前所有获得的锁
* @return [type] [description]
*/
public function unlockAll() {
    //此标志是用来标志是否释放所有锁成功
    $allSuccess = true;
    foreach ($this->lockedNames as $name => $expireAt) {
    if (false === $this->unlock($name)) {
    $allSuccess = false;
    }
    }
    return $allSuccess;
}

以上就是用Redis实现分布式锁的整一套思路和代码实现的总结和分享，这里我附上正一个实现类的代码，代码里我基本上对每一行进行了注释，方便大家快速看懂并且能模拟应用。想要深入了解的请看整个类的代码：

/**
*在redis上实现分布式锁
*/
class RedisLock {
    private $redisString;
    private $lockedNames = [];
    public function __construct($param = NULL) {
        $this->redisString = RedisFactory::get($param)->string;
    }
    /**
    * 加锁
    * @param  [type]  $name           锁的标识名
    * @param  integer $timeout        循环获取锁的等待超时时间，在此时间内会一直尝试获取锁直到超时，为0表示失败后直接返回不等待
    * @param  integer $expire         当前锁的最大生存时间(秒)，必须大于0，如果超过生存时间锁仍未被释放，则系统会自动强制释放
    * @param  integer $waitIntervalUs 获取锁失败后挂起再试的时间间隔(微秒)
    * @return [type]                  [description]
    */
    public function lock($name, $timeout = 0, $expire = 15, $waitIntervalUs = 100000) {
        if ($name == null) return false;
        //取得当前时间
        $now = time();
        //获取锁失败时的等待超时时刻
        $timeoutAt = $now + $timeout;
        //锁的最大生存时刻
        $expireAt = $now + $expire;
        $redisKey = "Lock:{$name}";
        while (true) {
            //将rediskey的最大生存时刻存到redis里，过了这个时刻该锁会被自动释放
            $result = $this->redisString->setnx($redisKey, $expireAt);
            if ($result != false) {
                //设置key的失效时间
                $this->redisString->expire($redisKey, $expireAt);
                //将锁标志放到lockedNames数组里
                $this->lockedNames[$name] = $expireAt;
                return true;
            }
            //以秒为单位，返回给定key的剩余生存时间
            $ttl = $this->redisString->ttl($redisKey);
            //ttl小于0 表示key上没有设置生存时间（key是不会不存在的，因为前面setnx会自动创建）
            //如果出现这种状况，那就是进程的某个实例setnx成功后 crash 导致紧跟着的expire没有被调用
            //这时可以直接设置expire并把锁纳为己用
            if ($ttl < 0) {
                $this->redisString->set($redisKey, $expireAt);
                $this->lockedNames[$name] = $expireAt;
                return true;
            }
            /*****循环请求锁部分*****/
            //如果没设置锁失败的等待时间 或者 已超过最大等待时间了，那就退出
            if ($timeout <= 0 || $timeoutAt < microtime(true)) break;
            //隔 $waitIntervalUs 后继续 请求
            usleep($waitIntervalUs);
        }
        return false;
    }
    /**
    * 解锁
    * @param  [type] $name [description]
    * @return [type]       [description]
    */
    public function unlock($name) {
        //先判断是否存在此锁
        if ($this->isLocking($name)) {
            //删除锁
            if ($this->redisString->deleteKey("Lock:$name")) {
                //清掉lockedNames里的锁标志
                unset($this->lockedNames[$name]);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
    * 释放当前所有获得的锁
    * @return [type] [description]
    */
    public function unlockAll() {
        //此标志是用来标志是否释放所有锁成功
        $allSuccess = true;
        foreach ($this->lockedNames as $name => $expireAt) {
            if (false === $this->unlock($name)) {
                $allSuccess = false;
            }
        }
        return $allSuccess;
    }
    /**
    * 给当前所增加指定生存时间，必须大于0
    * @param  [type] $name [description]
    * @return [type]       [description]
    */
    public function expire($name, $expire) {
        //先判断是否存在该锁
        if ($this->isLocking($name)) {
            //所指定的生存时间必须大于0
            $expire = max($expire, 1);
            //增加锁生存时间
            if ($this->redisString->expire("Lock:$name", $expire)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
    * 判断当前是否拥有指定名字的所
    * @param  [type]  $name [description]
    * @return boolean       [description]
    */
    public function isLocking($name) {
        //先看lonkedName[$name]是否存在该锁标志名
        if (isset($this->lockedNames[$name])) {
            //从redis返回该锁的生存时间
            return (string)$this->lockedNames[$name] = (string)$this->redisString->get("Lock:$name");
        }
        return false;
    }
}