使用 Symfony Lock 组件处理并发请求与竞态条件-php教程-PHP中文网

使用 Symfony Lock 组件处理并发请求与竞态条件

本文深入探讨了 symfony lock 组件在处理并发请求和防止数据重复创建方面的应用。通过分析 `acquire()` 方法的阻塞与非阻塞模式，演示了如何有效控制请求执行顺序或立即拒绝重复操作。此外，文章还详细阐述了在 `streamedresponse` 场景下如何正确管理锁的生命周期，确保长时间操作期间锁的持续有效性，为开发者提供了解决并发问题的实用指南。

理解 Symfony Lock 组件与并发控制

在Web应用开发中，尤其是在处理用户提交表单或执行创建操作时，经常会遇到竞态条件（Race Condition）问题。例如，用户可能不小心快速点击两次提交按钮，导致同一实体被重复创建。Symfony Lock 组件提供了一种机制来解决这类并发问题，通过在关键操作前获取锁，确保在特定时间内只有一个请求能够执行该操作。

Symfony Lock 组件的核心是 LockFactory，它负责创建 Lock 实例。每个 Lock 实例都与一个唯一的资源键关联。当一个请求尝试获取锁时，如果锁已被其他请求持有，则该请求的行为取决于 acquire() 方法的参数设置。

阻塞与非阻塞式锁获取

acquire() 方法是获取锁的关键，它接受一个布尔参数，决定了锁的行为模式：

1. 阻塞式获取（默认行为）

当调用 acquire(true) 或不带参数时，如果锁已被其他请求持有，当前请求将暂停执行，直到锁被释放或超时。这适用于需要确保所有请求最终都能执行，但要按顺序进行的情况。

考虑以下控制器代码示例，它模拟了一个需要2秒钟完成的操作：

<?php

namespace App\Controller;

use Symfony\Bundle\FrameworkBundle\Controller\AbstractController;
use Symfony\Component\HttpFoundation\JsonResponse;
use Symfony\Component\Lock\LockFactory;
use Symfony\Component\Routing\Annotation\Route;

class LockTestController extends AbstractController
{
    #[Route("/test")]
    public function test(LockFactory $factory): JsonResponse
    {
        $lock = $factory->createLock("test_resource"); // 创建名为 "test_resource" 的锁

        $startTime = microtime(true);
        // 尝试获取锁，默认是阻塞模式
        $acquired = $lock->acquire(true); // 明确指定阻塞模式

        $acquireTime = microtime(true) - $startTime;

        if ($acquired) {
            // 模拟一个耗时操作
            sleep(2);
            // 锁会在请求结束时自动释放，或手动 $lock->release();
        }

        return new JsonResponse([
            "acquired" => $acquired,
            "acquireTime" => $acquireTime // 记录获取锁花费的时间
        ]);
    }
}

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使用 curl 命令同时发起两个请求：

curl -k 'https://localhost/test' & curl -k 'https://localhost/test'

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预期的输出会类似这样：

{"acquired":true,"acquireTime":0.0007898807525634766}
{"acquired":true,"acquireTime":2.087123990058899}

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从输出中可以看出，第一个请求立即获得了锁（acquireTime 接近0），并执行了2秒的 sleep。第二个请求则等待了约2秒才成功获取锁并执行。这证明了阻塞式获取在并发请求下的有效性，它确保了操作的串行执行。

2. 非阻塞式获取

当调用 acquire(false) 时，如果锁已被其他请求持有，当前请求将不会等待，而是立即返回 false。这适用于需要立即拒绝重复操作，防止资源浪费或数据重复的情况。

修改上述控制器，将 acquire() 设置为非阻塞模式：

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<?php

namespace App\Controller;

use Symfony\Bundle\FrameworkBundle\Controller\AbstractController;
use Symfony\Component\HttpFoundation\JsonResponse;
use Symfony\Component\Lock\LockFactory;
use Symfony\Component\Routing\Annotation\Route;

class LockTestController extends AbstractController
{
    #[Route("/test_non_blocking")]
    public function testNonBlocking(LockFactory $factory): JsonResponse
    {
        $lock = $factory->createLock("test_resource");

        $startTime = microtime(true);
        // 尝试非阻塞式获取锁
        $acquired = $lock->acquire(false); // 非阻塞模式

        $acquireTime = microtime(true) - $startTime;

        if ($acquired) {
            // 模拟耗时操作
            sleep(2);
            // 锁会在请求结束时自动释放
        } else {
            // 如果未能获取锁，表示有其他请求正在处理，可以返回错误信息
            return new JsonResponse([
                "acquired" => false,
                "message" => "操作正在进行中，请勿重复提交。",
                "acquireTime" => $acquireTime
            ], JsonResponse::HTTP_TOO_MANY_REQUESTS);
        }

        return new JsonResponse([
            "acquired" => $acquired,
            "acquireTime" => $acquireTime
        ]);
    }
}

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再次同时发起两个 curl 请求：

curl -k 'https://localhost/test_non_blocking' & curl -k 'https://localhost/test_non_blocking'

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预期的输出会是：

{"acquired":true,"acquireTime":0.0008120536804199219}
{"acquired":false,"message":"操作正在进行中，请勿重复提交。","acquireTime":0.0005118846893310547}

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可以看到，第一个请求成功获取了锁并开始执行，而第二个请求则立即返回 false，表明未能获取锁。这种模式非常适合防止用户意外的重复提交，可以在未能获取锁时向用户返回一个友好的错误提示。

StreamedResponse 下的锁管理

在某些特殊情况下，例如处理长时间运行的流式响应（StreamedResponse），锁的生命周期管理需要特别注意。通常，Symfony Lock 组件会在 Lock 实例超出作用域时自动释放锁。然而，对于 StreamedResponse，控制器方法返回后，锁实例可能被认为是超出作用域并被释放，但实际的流式数据生成过程才刚刚开始。这会导致在流式响应生成期间，锁未能按预期保持。

为了在 StreamedResponse 的整个生命周期内保持锁的有效性，必须将 Lock 实例传递给 StreamedResponse 的回调函数。此外，对于长时间运行的操作，还需要定期刷新锁以防止其过期。

以下是一个处理 StreamedResponse 的示例：

<?php

namespace App\Controller;

use Symfony\Bundle\FrameworkBundle\Controller\AbstractController;
use Symfony\Component\HttpFoundation\Response;
use Symfony\Component\HttpFoundation\StreamedResponse;
use Symfony\Component\Lock\LockFactory;
use Symfony\Component\Routing\Annotation\Route;

class StreamedExportController extends AbstractController
{
    #[Route("/export_data")]
    public function export(LockFactory $factory): Response
    {
        // 创建一个带有60秒TTL（生存时间）的锁
        $lock = $factory->createLock("data_export_lock", 60);

        // 尝试非阻塞式获取锁，如果失败则拒绝请求
        if (!$lock->acquire(false)) {
            return new Response("导出任务正在进行中，请稍后再试。", Response::HTTP_TOO_MANY_REQUESTS);
        }

        $response = new StreamedResponse(function () use ($lock) {
            // 在此回调函数中，$lock 实例仍然有效
            $lockTime = time(); // 记录上次刷新锁的时间

            // 模拟数据输出过程
            for ($i = 0; $i < 10; $i++) {
                // 模拟每次输出的数据
                echo "Line " . ($i + 1) . " of exported data\n";
                flush(); // 强制输出缓冲区内容

                // 每隔一段时间刷新锁，确保在长时间操作中锁不会过期
                if (time() - $lockTime > 10) { // 例如，每10秒刷新一次，远小于60秒的TTL
                    $lock->refresh();
                    $lockTime = time();
                    // 可以在这里添加日志记录，确认锁已刷新
                    error_log("Lock 'data_export_lock' refreshed at " . date('H:i:s'));
                }
                sleep(2); // 模拟数据处理延迟
            }

            // 数据导出完成后，手动释放锁
            $lock->release();
            error_log("Lock 'data_export_lock' released at " . date('H:i:s'));
        });

        $response->headers->set('Content-Type', 'text/plain'); // 示例设置为纯文本

        // 如果没有将 $lock 传递给 StreamedResponse 的回调，锁会在此时被释放
        return $response;
    }
}

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在这个示例中：

锁以60秒的TTL创建。
acquire(false) 用于防止同时启动多个导出任务。
$lock 实例通过 use ($lock) 传递给匿名函数，确保在流式响应生成过程中它仍然存在。
在循环中，每隔10秒调用 $lock-youjiankuohaophpcnrefresh() 来更新锁的过期时间，防止因长时间操作导致锁自动释放。
数据导出完成后，显式调用 $lock->release() 释放锁，以便其他请求可以获取。即使PHP进程意外终止，锁也会在TTL到期后自动释放，最长60秒。

注意事项与最佳实践

锁的唯一性与实例： Symfony Lock 组件区分不同的 Lock 实例，即使它们是为同一资源创建的。这意味着，如果你在不同的服务或控制器中通过 LockFactory::createLock("resource_name") 创建了两个独立的 Lock 实例，它们可能不会相互阻塞。为了确保锁的全局有效性，应尽可能共享同一个 Lock 实例（例如通过依赖注入将锁实例注入到需要它的服务中），或者确保所有需要互斥访问的组件都通过同一个 LockFactory 创建并使用相同的资源名。然而，对于大多数控制器级别的并发控制，使用 LockFactory 每次创建新的 Lock 实例是有效的，因为这些实例通常在请求生命周期内相互独立。
锁的超时（TTL）： 创建锁时可以指定一个生存时间（TTL）。这是一个重要的安全机制，确保即使持有锁的进程崩溃，锁最终也会自动释放，避免死锁。
错误处理： 当 acquire(false) 返回 false 时，应向用户提供明确的反馈，说明操作正在进行中或已被拒绝。
数据一致性检查： 即使使用了锁，也建议在关键操作执行前，再次检查数据库中是否存在重复数据。因为在极少数情况下，如果两个请求在锁被释放和新锁被获取的微小时间窗口内执行，或者锁的存储介质（如Redis）出现瞬时故障，仍可能发生竞态条件。
选择合适的锁存储： Symfony Lock 组件支持多种存储适配器（如文件系统、Redis、Memcached、数据库等）。根据应用的需求和部署环境选择最合适的存储。对于分布式应用，推荐使用Redis或数据库作为锁存储。

总结

Symfony Lock 组件是处理PHP应用中并发请求和竞态条件的强大工具。通过灵活运用 acquire() 方法的阻塞与非阻塞模式，开发者可以有效地控制操作的执行顺序或立即拒绝重复操作。对于 StreamedResponse 等特殊场景，理解锁的生命周期并采取相应的刷新策略至关重要。结合适当的错误处理和数据一致性检查，可以构建出更健壮、可靠的应用程序。

以上就是使用 Symfony Lock 组件处理并发请求与竞态条件的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！