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PHP 互斥锁:如何确保代码的线程安全?

作者:左诗右码
  • 2024-11-27
    上海
  • 本文字数:2788 字

    阅读完需:约 9 分钟

PHP 互斥锁:如何确保代码的线程安全?

在多线程和高并发的环境下,我们经常会遇到需要确保代码段互斥执行的场景。比如,在电商平台中,当多个用户同时购买同一件商品时,如何确保库存的扣减是线程安全的?


今天,我们将一起探讨这个问题,并介绍一个名为 wise-locksmith 的 PHP 互斥锁库,它可以帮助我们轻松地解决这类问题。

代码的线程安全

在没有互斥机制的情况下,多个进程或线程可能会同时修改同一个资源,导致数据不一致的问题。例如,在一个简单的库存扣减操作中:


// 假设库存为 10$stock = 10;
// 多个请求同时到达,每个请求都扣减库存for ($i = 0; $i < 20; $i++) { $stock--;}// 最终库存可能不是我们预期的 0,而是负数
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这种情况在实际开发中是不可接受的。那么,我们如何确保在 PHP 中实现代码的互斥执行呢?

wise-locksmith 库介绍

wise-locksmith 是一个 PHP 互斥锁库,它提供了多种锁机制来帮助我们解决线程安全问题。并且这个库不局限于任何框架,也就是说只要是在 PHP 环境中,都可以使用


下面,我们将详细介绍这个库的安装、特性、基本与高级功能,并结合实际应用场景展示其在项目中的使用。来,继续往下看吧~

安装

首先,我们通过 Composer 快速安装 wise-locksmith


composer require pudongping/wise-locksmith
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特性

wise-locksmith 提供了多种锁机制,以适应不同的应用场景:


  1. 文件锁(flock):适用于单服务器环境。

  2. 分布式锁(redisLock):适用于需要跨多个服务器或实例的分布式环境。

  3. 红锁(redLock):适用于 Redis 集群环境,提供更高的可靠性。

  4. 协程级别的互斥锁(channelLock):适用于 Swoole 协程环境。

基本功能

文件锁(flock)

文件锁没有任何依赖。可通过可选的第 3 个参数参数设置锁的超时时间,单位:秒。(支持浮点型,比如 1.5 表示 1500ms 也就是最多会等待 1500ms,如果没有抢占到锁,那么则主动放弃抢锁,同时会抛出 Pudongping\WiseLocksmith\Exception\TimeoutException 异常)设置成 Pudongping\WiseLocksmith\Lock\File\Flock::INFINITE_TIMEOUT 时,表示永不过期,则当前一直会阻塞式抢占锁,直到抢占到锁为止。默认值为:Pudongping\WiseLocksmith\Lock\File\Flock::INFINITE_TIMEOUT


文件锁是最简单的一种锁,适用于单服务器环境。它通过锁定一个文件来实现互斥。以下是一个简单的文件锁示例:


<?phprequire 'vendor/autoload.php';use Pudongping\WiseLocksmith\Locker;
$path = tempnam(sys_get_temp_dir(), 'wise-locksmith-flock-');$fileHandler = fopen($path, 'r+');$locker = new Locker();try { $locker->flock($fileHandler, function () use ($stock) { // 这里写你想保护的代码 $stock--; // 确保操作的原子性 });} catch (\Exception $e) { // 处理异常}fclose($fileHandler);unlink($path);
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分布式锁(redisLock)

需要依赖 redis 扩展。可通过可选的第 3 个参数设置锁的超时时间,单位:秒。(支持浮点型,比如 1.5 表示 1500ms 也就是最多会等待 1500ms,如果没有抢占到锁,那么则主动放弃抢锁,同时会抛出 Pudongping\WiseLocksmith\Exception\TimeoutException 异常)默认值为:5。第 4 个参数为当前锁的具有唯一性的值,除非有特殊情况下需要设置,一般不需要设置。


在分布式系统中,我们经常需要确保跨多个服务器的操作是互斥的。redisLock 提供了这样的功能:


<?php$redis = new \Redis();$redis->connect('127.0.0.1', 6379);$locker = new Locker();try {    $locker->redisLock($redis, 'redisLock', function () use ($stock) {        // 这里写你想保护的代码        $stock--;        // 确保操作的原子性    });} catch (\Exception $e) {    // 处理异常}
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高级功能

红锁(redLock)

redLock 锁所需要设置的参数和 redisLock 锁除了第一个参数有区别以外,其他几个参数完全一致。redLock 锁是 redisLock 锁的集群实现。


红锁是分布式锁的一种高级实现,它在 Redis 集群环境中提供更高的可靠性:


<?php$redisInstances = [    ['host' => '127.0.0.1', 'port' => 6379],    // 其他 Redis 实例...];$redis = array_map(function ($v) {    $redis = new \Redis();    $redis->connect($v['host'], $v['port']);    return $redis;}, $redisInstances);$locker = new Locker();try {    $locker->redLock($redis, 'redLock', function () use ($stock) {        // 这里写你想保护的代码        $stock--;        // 确保操作的原子性    });} catch (\Exception $e) {    // 处理异常}
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协程级别的互斥锁(channelLock)

使用此锁时,需要安装 swoole 扩展。且版本必须大于等于 4.5。可通过可选的第 3 个参数设置锁的超时时间,单位:秒。(支持浮点型,比如 1.5 表示 1500ms 也就是最多会等待 1500ms,如果没有抢占到锁,那么则主动放弃抢锁,同时直接返回 false 表示没有抢占到锁)设置成 -1 时,表示永不过期,则当前一直会阻塞式抢占锁,直到抢占到锁为止。默认值为:-1


在 Swoole 协程环境中,channelLock 提供了协程级别的互斥锁:


<?php$locker = new Locker();try {    $locker->channelLock('channelLock', function () use ($stock) {        // 这里写你想保护的代码        $stock--;        // 确保操作的原子性    });} catch (\Exception $e) {    // 处理异常}
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实际应用场景

假设我们有一个高并发的电商平台,需要在用户下单时扣减库存。使用 wise-locksmith 库,我们可以确保在任何时候只有一个请求能够修改库存,从而避免超卖的问题。以下是如何在实际项目中使用 wise-locksmith 来实现库存扣减的互斥操作:


<?php// 假设我们有一个全局的 Redis 连接实例$redis = new \Redis();$redis->connect('127.0.0.1', 6379);
// 库存扣减操作function decreaseStock($productId, $quantity) { $locker = new Locker(); try { $locker->redisLock($redis, "stock_lock_{$productId}", function () use ($productId, $quantity) { // 这里写你想保护的代码 // 假设我们从数据库中获取当前库存 $stock = getStockFromDatabase($productId); if ($stock >= $quantity) { // 更新库存 updateStockInDatabase($productId, $stock - $quantity); } }); } catch (\Exception $e) { // 处理异常 }}
// 调用扣减库存函数decreaseStock(123, 1);
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结语

通过 wise-locksmith 库,我们可以轻松地在 PHP 应用中实现代码的互斥执行,无论是单服务器环境还是分布式系统。


希望这篇文章能帮助你更好地理解和使用 wise-locksmith 库,确保你的代码在多线程环境下的线程安全。如果你觉得这个库对你有点儿帮助,那就请帮忙点个 Star 呀~

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全网同名,欢迎关注交流。 2018-11-22 加入

三观比五官更正,思想比套路更深。常用技术栈PHP、Go、Python,享受编程,平时爱好写点文章。V公主号:「左诗右码」,欢迎关注交流。

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