如何使用分布式鎖

本篇內(nèi)容主要講解“如何使用分布式鎖”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“如何使用分布式鎖”吧!

什么是分布式鎖?分布式鎖又可以解決哪些問(wèn)題呢?

在我們的系統(tǒng)還沒(méi)有使用分布式架構(gòu)的時(shí)候，我們可以用同步鎖或者Lock鎖，來(lái)保證多線程并發(fā)的時(shí)候，同一時(shí)間只有一個(gè)線程修改共享變量或者執(zhí)行代碼塊，但是當(dāng)我們現(xiàn)在大部分系統(tǒng)都是分布式集群部署的，單純的同步鎖和Lock鎖只能保證單個(gè)實(shí)例上的數(shù)據(jù)一致性，多實(shí)例就失去了作用。

這個(gè)時(shí)候就需要使用分布式鎖來(lái)保證共享資源的原子性，比如我們電商系統(tǒng)里面的扣減庫(kù)存，當(dāng)單量小的時(shí)候問(wèn)題不大，如果單量很大，同一時(shí)間多個(gè)實(shí)例都在并發(fā)處理扣減庫(kù)存的業(yè)務(wù)的時(shí)候，就可能存在超賣(mài)的問(wèn)題。

分布式鎖的實(shí)現(xiàn)?

常見(jiàn)的分布式鎖有數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)分布式鎖、Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖、Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖、Redisson實(shí)現(xiàn)。其中數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)分布式鎖比較簡(jiǎn)單，也很容易理解，直接基于數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)就可以了，在一些分布式的業(yè)務(wù)中也經(jīng)常使用，但是這種方式也是效率最低的，一般是不使用的，我們就著重介紹一下其他三種方式的實(shí)現(xiàn)。

Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖

使用Zookeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖就比較常見(jiàn)，比如很多項(xiàng)目就使用Zookeeper作為分布式注冊(cè)中心，就喜歡用Zookeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖，這主要是借助于Zookeeper的兩大特性：順序臨時(shí)節(jié)點(diǎn)、Watch機(jī)制。

順序臨時(shí)節(jié)點(diǎn)：熟悉Zookeeper的同學(xué)都知道，Zookeeper提供了多層級(jí)的節(jié)點(diǎn)命名空間，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是用斜杠分隔的路徑來(lái)表示，類似于我們的文件夾。節(jié)點(diǎn)又分為持久節(jié)點(diǎn)和臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)還可以標(biāo)記為有序，當(dāng)節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記為有序性，這個(gè)節(jié)點(diǎn)就具有順序自增的特點(diǎn)，我們就可以借助這個(gè)特點(diǎn)來(lái)創(chuàng)建我們所需的節(jié)點(diǎn)。

Watch機(jī)制：Watch機(jī)制是Zookeeper另一個(gè)重要的特性，我們可以在指定節(jié)點(diǎn)上注冊(cè)一些Watcher，在一些特定的事情觸發(fā)的時(shí)候，通知用戶這個(gè)事件。

Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖的過(guò)程

我們先創(chuàng)建一個(gè)持久節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)，每當(dāng)需要訪問(wèn)創(chuàng)建分布式鎖的時(shí)候，就在這個(gè)父節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建相應(yīng)的臨時(shí)的順序子節(jié)點(diǎn)，以臨時(shí)節(jié)點(diǎn)名稱、父節(jié)點(diǎn)名稱和順序號(hào)組成特點(diǎn)的名稱。在建立子節(jié)點(diǎn)后，對(duì)父節(jié)點(diǎn)下以這個(gè)這個(gè)子節(jié)點(diǎn)名稱開(kāi)頭的子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序，判斷剛建立的節(jié)點(diǎn)順序號(hào)是不是最小的，如果是最小的則獲取鎖，如果不是最小節(jié)點(diǎn)，則阻塞等待鎖，并且在獲取該節(jié)點(diǎn)的上一順序節(jié)點(diǎn)注冊(cè)Watcher，等待節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的操作獲得鎖。

當(dāng)業(yè)務(wù)處理完之后，刪除該節(jié)點(diǎn)，關(guān)閉zk，進(jìn)而觸發(fā)Watcher，釋放該鎖。

上圖就是就是嚴(yán)格按照順序訪問(wèn)的分布式鎖實(shí)現(xiàn)，更多的時(shí)候我們引入一些框架來(lái)幫助我們實(shí)現(xiàn)，比如最常用的Curator框架，代碼如下：

InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, lockPath); if ( lock.acquire(maxWait, waitUnit) ) {     try {         // 業(yè)務(wù)處理     }     finally{         lock.release();     } }

Zookeeper來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖天然的優(yōu)勢(shì)就是，Zookeeper是集群實(shí)現(xiàn)的，我們生產(chǎn)環(huán)境一般也是集群部署的，可以避免單點(diǎn)問(wèn)題，穩(wěn)定性較好，能保證每次操作都可以釋放鎖。

缺點(diǎn)就是，頻繁的創(chuàng)建刪除節(jié)點(diǎn)，加上注冊(cè)watch事件，對(duì)于zookeeper集群的壓力比較大，性能這一塊也比不上Redis實(shí)現(xiàn)的分布式鎖。

Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖

Redis實(shí)現(xiàn)的分布式鎖，最為復(fù)雜，但是性能確是最佳的，所以在對(duì)性能要求更高的系統(tǒng)里，我們都選擇使用Redis來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖。利用Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖，一般都是使用SETNX實(shí)現(xiàn)，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

public static boolean getDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {      String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);      if ("OK".equals(result)) {          return true;     }     return false; }

SETNX方法保證設(shè)置鎖和鎖過(guò)期時(shí)間的原子性，但是對(duì)于鎖的過(guò)期時(shí)間設(shè)置我們要注意，如果執(zhí)行業(yè)務(wù)

時(shí)間比較長(zhǎng)，我們?cè)O(shè)置的過(guò)期時(shí)間又比較短的情況下就會(huì)造成，業(yè)務(wù)還沒(méi)執(zhí)行完，鎖已釋放的問(wèn)題。所以我們需要根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)處理來(lái)評(píng)估設(shè)置鎖的過(guò)期時(shí)間，來(lái)保證業(yè)務(wù)可以正常的處理完。

Redisson實(shí)現(xiàn)分布式鎖

Redisson是架設(shè)在Redis基礎(chǔ)上的一個(gè)Java駐內(nèi)存數(shù)據(jù)網(wǎng)格。Redisson在基于NIO的Netty框架上，充分的利用了Redis鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)提供的一系列優(yōu)勢(shì)，在Java實(shí)用工具包中常用接口的基礎(chǔ)上，為使用者提供了一系列具有分布式特性的常用工具類。性能也比我們常用的jedis好一些。

Redisson不管是單節(jié)點(diǎn)模式還是集群模式，都很好的實(shí)現(xiàn)了分布式鎖，一般用的多的都是集群模式，在集群模式下，Redisson使用RedLock算法，很好的處理了Master節(jié)點(diǎn)宕機(jī)時(shí)切換到另外一個(gè)Master節(jié)點(diǎn)過(guò)程中多個(gè)應(yīng)用獲得鎖。

Redisson集群模式獲取鎖的實(shí)現(xiàn)就是，在不同節(jié)點(diǎn)上獲取鎖，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上獲取鎖都有超時(shí)時(shí)間，如果獲取鎖超時(shí)就認(rèn)為這個(gè)節(jié)點(diǎn)不可用，當(dāng)成功獲取鎖的個(gè)數(shù)超過(guò)Redis節(jié)點(diǎn)的半數(shù)，且獲取鎖消耗的時(shí)間還沒(méi)超過(guò)鎖過(guò)期時(shí)間，則認(rèn)為獲取鎖成功。獲取鎖成功后重新計(jì)算鎖釋放時(shí)間，由原來(lái)的鎖釋放時(shí)間減去獲取鎖消耗的時(shí)間，如果最終獲取鎖失敗，已經(jīng)獲取鎖成功的節(jié)點(diǎn)也會(huì)釋放鎖。

具體的代碼實(shí)現(xiàn)：

引入依賴

<dependency>     <groupId>org.redisson</groupId>     <artifactId>redisson</artifactId>     <version>3.13.1</version> </dependency>

Redisson配置文件：

@Bean public RedissonClient redissonClient() {     Config config = new Config();     config.useClusterServers()             .setScanInterval(3000) // 集群狀態(tài)掃描間隔時(shí)間，單位是毫秒             .addNodeAddress("redis://192.168.0.1:6379).setPassword("666")             .addNodeAddress("redis://192.168.0.2:6379").setPassword("666")             .addNodeAddress("redis://192.168.0.3:6379")             .setPassword("666");     return Redisson.create(config); }

獲取鎖操作：

long waitTimeout = 10; long leaseTime = 1; RLock lock1 = redissonClient1.getLock("lock1"); RLock lock2 = redissonClient2.getLock("lock2"); RLock lock3 = redissonClient3.getLock("lock3");  RedissonRedLock redLock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3);  redLock.trylock(waitTimeout,leaseTime,TimeUnit.SECONDS); try{     //... }finally{     redLock.unlock(); }

總結(jié)

實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方式不止這三種，最簡(jiǎn)單的就是數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，Zookeeper實(shí)現(xiàn)也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是性能最好的還是Redis實(shí)現(xiàn)，但是可靠性方面，Zookeeper基于分布式集群，具有天然的優(yōu)勢(shì)，可靠性相對(duì)更高。如果業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)性能要求不是很高的時(shí)候，優(yōu)先使用Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖。

到此，相信大家對(duì)“如何使用分布式鎖”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！