zookeeper（3）分布式鎖

在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，如何保證一個(gè)操作，同一時(shí)間只有一個(gè)線程可以執(zhí)行，這就是分布式鎖的使用場(chǎng)景，同一時(shí)間，只有一個(gè)線程可以獲得鎖的使用權(quán)。

如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)分布式鎖？

實(shí)現(xiàn)一個(gè)分布式鎖，可以有以下3種方法。

一、基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)分布式鎖。

1、在MySQL中，使用悲觀鎖"select from t where id = for update"可以對(duì)行數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖，來實(shí)現(xiàn)分布式鎖。
2、同一個(gè)時(shí)間內(nèi)，只會(huì)有一個(gè)線程加鎖成功，其他線程必須等待。
3、數(shù)據(jù)庫要保證是全局的，每一把鎖所對(duì)應(yīng)的行數(shù)據(jù)也是唯一的。

優(yōu)點(diǎn)：

1、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，方便。

缺點(diǎn)：

1、基于數(shù)據(jù)庫的悲觀鎖，性能比較差。
2、等待中的線程是自旋的或者等待狀態(tài)，需要等待持有鎖的線程處理完，多個(gè)線程再一起去競(jìng)爭(zhēng)同一把鎖。
3、異常無法處理，當(dāng)持有鎖的線程還沒有釋放鎖，意外退出，鎖資源將無法釋放，應(yīng)用程序?qū)o法繼續(xù)進(jìn)行。

二、基于redis實(shí)現(xiàn)的分布式鎖。

1、使用redis的setnx命令，可以模擬分布式鎖，setnx保證操作一個(gè)key值，如果沒有則返回true，如果存在則返回false。
2、為了解決程序意外退出導(dǎo)致無法釋放鎖資源，需要給key增加一個(gè)超時(shí)時(shí)間。
3、redis提供了帶參數(shù)的命令，可以保證設(shè)置key值和設(shè)置超時(shí)時(shí)間這2個(gè)操作的原子性

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

4、假如有如下情況：

A獲取了鎖，設(shè)置了超時(shí)時(shí)間為10秒，但是A執(zhí)行了15秒，在10秒的時(shí)候鎖失效了。
B在11秒的時(shí)候獲取了鎖，執(zhí)行了5秒，那么A在15秒的時(shí)候會(huì)誤刪掉B的鎖。

為了解決以上問題，每個(gè)加鎖的線程都需要設(shè)置自己的value值，當(dāng)刪除的時(shí)候也要校驗(yàn)是自己的鎖，才可以刪除。

優(yōu)點(diǎn)：

1、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，方便。
2、基于redis的高性能，效率高。

缺點(diǎn)：

1、無法解決超時(shí)鎖失效問題，邏輯處理的時(shí)間超過了設(shè)置的超時(shí)時(shí)間，那么這個(gè)時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致，另一個(gè)也可以拿到鎖繼續(xù)執(zhí)行。

為了解決這個(gè)問題，一般的方法是啟動(dòng)一個(gè)守護(hù)線程，時(shí)刻監(jiān)控失效時(shí)間，當(dāng)鎖時(shí)間超過一定的執(zhí)行時(shí)間比例之后，自動(dòng)續(xù)約一定的時(shí)間，當(dāng)然這個(gè)總時(shí)間是有最大閾值限制的。

2、等待中的線程是自旋的后者等待狀態(tài)，需要等待持有鎖的線程處理完，多個(gè)線程再一起去競(jìng)爭(zhēng)同一把鎖。

三、zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖

方式1：悲觀鎖

1、使用臨時(shí)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)分布式鎖，第一個(gè)創(chuàng)建臨時(shí)節(jié)點(diǎn)成功的線程，獲取鎖成功。
2、其他創(chuàng)建臨時(shí)節(jié)點(diǎn)的線程會(huì)失敗，那么監(jiān)聽鎖的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)。
3、當(dāng)鎖釋放的時(shí)候，刪除臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，會(huì)通知到監(jiān)聽的線程，收到通知的線程繼續(xù)嘗試創(chuàng)建臨時(shí)鎖節(jié)點(diǎn)，誰創(chuàng)建成功誰獲得鎖。

優(yōu)點(diǎn)：

解決了鎖失效問題，通知機(jī)制可以完美解決，即使創(chuàng)建臨時(shí)節(jié)點(diǎn)的線程掛掉，臨時(shí)節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)刪除。

缺點(diǎn)：

1、當(dāng)有大量線程，等待鎖資源的時(shí)候，鎖資源釋放會(huì)涉及到大量的通知，并且大量的線程需要一起競(jìng)爭(zhēng)鎖資源。

方式2：樂觀鎖

1、在一個(gè)目錄下，各個(gè)線程創(chuàng)建順序的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)1、2、3、4、5等。
2、目錄下創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)最小的線程獲取鎖。
3、等待鎖資源的線程，不再一起全部監(jiān)聽鎖節(jié)點(diǎn)，而是只監(jiān)聽比自己小的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
4、當(dāng)監(jiān)聽的比自己小的鎖節(jié)點(diǎn)被刪除后，繼續(xù)改為監(jiān)聽上一個(gè)比自己小的節(jié)點(diǎn)。
4、當(dāng)鎖釋放的時(shí)候，只需要通知監(jiān)聽鎖節(jié)點(diǎn)的一個(gè)獲幾個(gè)線程，避免了大量的通知。

zookeeper實(shí)現(xiàn)的樂觀鎖，是比較合理的分布式鎖方式，感興趣的朋友可以用代碼實(shí)現(xiàn)一下。