一文讓你讀懂分布式鎖的使用原理及實現(xiàn)方式

一、為什么要使用分布式鎖

分布式環(huán)境下修改某個共有的數(shù)據(jù)，比如redis的共有數(shù)據(jù)；

在同一時間，可能多個節(jié)點都先查詢這個數(shù)據(jù)，然后更新。在查詢的時候，結(jié)果是一樣的，但是各個節(jié)點更新的時候，就是以最后一個更新為準(zhǔn)了，這樣就會導(dǎo)致其它節(jié)點的更新其實是失敗的；

案例：告警設(shè)置max_step的功能就是分布式更新導(dǎo)致通知多次；

解決以上問題最徹底的辦法（不一定是最好）是使用分布式鎖，這樣可以保證數(shù)據(jù)的一致性。但是分布式鎖很多會帶來性能的下降，所以不一定是最好的方式。

二、分布式鎖的三種實現(xiàn)方式

1、基于數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)分布式鎖

對字段增加唯一性約束；?

2、基于緩存（Redis等）實現(xiàn)分布式鎖

setnx()方法，這種很高效，另外也有一種比較低效的方式：查詢的時候就上鎖，如下：

try{
    lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, LOCK);
    logger.info("cancelCouponCode是否獲取到鎖："+lock);
    if (lock) {
        // TODO
        redisTemplate.expire(lockKey,1, TimeUnit.MINUTES); //成功設(shè)置過期時間
        return res;
    }else {
        logger.info("cancelCouponCode沒有獲取到鎖，不執(zhí)行任務(wù)!");
    }
}finally{
    if(lock){   
        redisTemplate.delete(lockKey);
        logger.info("cancelCouponCode任務(wù)結(jié)束，釋放鎖!");       
    }else{
        logger.info("cancelCouponCode沒有獲取到鎖，無需釋放鎖!");
    }

3、基于Zookeeper實現(xiàn)分布式鎖

讓我們來回顧一下Zookeeper節(jié)點的概念：

Zookeeper的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)就像一棵樹，這棵樹由節(jié)點組成，這種節(jié)點叫做Znode。

Znode分為四種類型：

1.持久節(jié)點 （PERSISTENT）

默認(rèn)的節(jié)點類型。創(chuàng)建節(jié)點的客戶端與zookeeper斷開連接后，該節(jié)點依舊存在 。

2.持久節(jié)點順序節(jié)點（PERSISTENT_SEQUENTIAL）

所謂順序節(jié)點，就是在創(chuàng)建節(jié)點時，Zookeeper根據(jù)創(chuàng)建的時間順序給該節(jié)點名稱進(jìn)行編號：

3.臨時節(jié)點（EPHEMERAL）

和持久節(jié)點相反，當(dāng)創(chuàng)建節(jié)點的客戶端與zookeeper斷開連接后，臨時節(jié)點會被刪除：

4.臨時順序節(jié)點（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）

顧名思義，臨時順序節(jié)點結(jié)合和臨時節(jié)點和順序節(jié)點的特點：在創(chuàng)建節(jié)點時，Zookeeper根據(jù)創(chuàng)建的時間順序給該節(jié)點名稱進(jìn)行編號；當(dāng)創(chuàng)建節(jié)點的客戶端與zookeeper斷開連接后，臨時節(jié)點會被刪除。

Zookeeper分布式鎖的原理

Zookeeper分布式鎖恰恰應(yīng)用了臨時順序節(jié)點。具體如何實現(xiàn)呢？讓我們來看一看詳細(xì)步驟：

獲取鎖

首先，在Zookeeper當(dāng)中創(chuàng)建一個持久節(jié)點ParentLock。當(dāng)?shù)谝粋€客戶端想要獲得鎖時，需要在ParentLock這個節(jié)點下面創(chuàng)建一個臨時順序節(jié)點?Lock1。

之后，Client1查找ParentLock下面所有的臨時順序節(jié)點并排序，判斷自己所創(chuàng)建的節(jié)點Lock1是不是順序最靠前的一個。如果是第一個節(jié)點，則成功獲得鎖。

這時候，如果再有一個客戶端 Client2 前來獲取鎖，則在ParentLock下載再創(chuàng)建一個臨時順序節(jié)點Lock2。

Client2查找ParentLock下面所有的臨時順序節(jié)點并排序，判斷自己所創(chuàng)建的節(jié)點Lock2是不是順序最靠前的一個，結(jié)果發(fā)現(xiàn)節(jié)點Lock2并不是最小的。

于是，Client2向排序僅比它靠前的節(jié)點Lock1注冊Watcher，用于監(jiān)聽Lock1節(jié)點是否存在。這意味著Client2搶鎖失敗，進(jìn)入了等待狀態(tài)。

這時候，如果又有一個客戶端Client3前來獲取鎖，則在ParentLock下載再創(chuàng)建一個臨時順序節(jié)點Lock3。

Client3查找ParentLock下面所有的臨時順序節(jié)點并排序，判斷自己所創(chuàng)建的節(jié)點Lock3是不是順序最靠前的一個，結(jié)果同樣發(fā)現(xiàn)節(jié)點Lock3并不是最小的。

于是，Client3向排序僅比它靠前的節(jié)點Lock2注冊Watcher，用于監(jiān)聽Lock2節(jié)點是否存在。這意味著Client3同樣搶鎖失敗，進(jìn)入了等待狀態(tài)。

這樣一來，Client1得到了鎖，Client2監(jiān)聽了Lock1，Client3監(jiān)聽了Lock2。這恰恰形成了一個等待隊列，很像是Java當(dāng)中ReentrantLock所依賴的

釋放鎖

釋放鎖分為兩種情況：

1.任務(wù)完成，客戶端顯示釋放

當(dāng)任務(wù)完成時，Client1會顯示調(diào)用刪除節(jié)點Lock1的指令。

2.任務(wù)執(zhí)行過程中，客戶端崩潰

獲得鎖的Client1在任務(wù)執(zhí)行過程中，如果Duang的一聲崩潰，則會斷開與Zookeeper服務(wù)端的鏈接。根據(jù)臨時節(jié)點的特性，相關(guān)聯(lián)的節(jié)點Lock1會隨之自動刪除。

由于Client2一直監(jiān)聽著Lock1的存在狀態(tài)，當(dāng)Lock1節(jié)點被刪除，Client2會立刻收到通知。這時候Client2會再次查詢ParentLock下面的所有節(jié)點，確認(rèn)自己創(chuàng)建的節(jié)點Lock2是不是目前最小的節(jié)點。如果是最小，則Client2順理成章獲得了鎖。

同理，如果Client2也因為任務(wù)完成或者節(jié)點崩潰而刪除了節(jié)點Lock2，那么Client3就會接到通知。

最終，Client3成功得到了鎖。