分布式鎖三種實(shí)現(xiàn)方式：

一， 基于數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)分布式鎖

1. 悲觀鎖

利用select … where … for update 排他鎖

注意: 其他附加功能與實(shí)現(xiàn)一基本一致，這里需要注意的是“where name=lock ”，name字段必須要走索引，否則會(huì)鎖表。有些情況下，比如表不大，mysql優(yōu)化器會(huì)不走這個(gè)索引，導(dǎo)致鎖表問(wèn)題。

2. 樂(lè)觀鎖

所謂樂(lè)觀鎖與前邊最大區(qū)別在于基于CAS思想，是不具有互斥性，不會(huì)產(chǎn)生鎖等待而消耗資源，操作過(guò)程中認(rèn)為不存在并發(fā)沖突，只有update version失敗后才能覺(jué)察到。我們的搶購(gòu)、秒殺就是用了這種實(shí)現(xiàn)以防止超賣(mài)。通過(guò)增加遞增的版本號(hào)字段實(shí)現(xiàn)樂(lè)觀鎖

二， 基于緩存（Redis等）實(shí)現(xiàn)分布式鎖

1. 使用命令介紹：

（1）SETNX

SETNX key val：當(dāng)且僅當(dāng)key不存在時(shí)，set一個(gè)key為val的字符串，返回1；若key存在，則什么都不做，返回0。

（2）expire

expire key timeout：為key設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，單位為second，超過(guò)這個(gè)時(shí)間鎖會(huì)自動(dòng)釋放，避免死鎖。

（3）delete

delete key：刪除key

在使用Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的時(shí)候，主要就會(huì)使用到這三個(gè)命令。

2. 實(shí)現(xiàn)思想：

（1）獲取鎖的時(shí)候，使用setnx加鎖，并使用expire命令為鎖添加一個(gè)超時(shí)時(shí)間，超過(guò)該時(shí)間則自動(dòng)釋放鎖，鎖的value值為一個(gè)隨機(jī)生成的UUID，通過(guò)此在釋放鎖的時(shí)候進(jìn)行判斷。

（2）獲取鎖的時(shí)候還設(shè)置一個(gè)獲取的超時(shí)時(shí)間，若超過(guò)這個(gè)時(shí)間則放棄獲取鎖。

（3）釋放鎖的時(shí)候，通過(guò)UUID判斷是不是該鎖，若是該鎖，則執(zhí)行delete進(jìn)行鎖釋放。

3.分布式鎖的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)代碼：

1 /** 2 * 分布式鎖的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)代碼 4 */ 5 public class DistributedLock { 6 7 private final JedisPool jedisPool; 8 9 public DistributedLock(JedisPool jedisPool) { 10 this.jedisPool = jedisPool; 11 } 12 13 /** 14 * 加鎖 15 * @param lockName 鎖的key 16 * @param acquireTimeout 獲取超時(shí)時(shí)間 17 * @param timeout 鎖的超時(shí)時(shí)間 18 * @return 鎖標(biāo)識(shí) 19 */ 20 public String lockWithTimeout(String lockName, long acquireTimeout, long timeout) { 21 Jedis conn = null; 22 String retIdentifier = null; 23 try { 24 // 獲取連接 25 conn = jedisPool.getResource(); 26 // 隨機(jī)生成一個(gè)value 27 String identifier = UUID.randomUUID().toString(); 28 // 鎖名，即key值 29 String lockKey = 'lock:' + lockName; 30 // 超時(shí)時(shí)間，上鎖后超過(guò)此時(shí)間則自動(dòng)釋放鎖 31 int lockExpire = (int) (timeout / 1000); 32 33 // 獲取鎖的超時(shí)時(shí)間，超過(guò)這個(gè)時(shí)間則放棄獲取鎖 34 long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout; 35 while (System.currentTimeMillis() < end) { 36 if (conn.setnx(lockKey, identifier) == 1) { 37 conn.expire(lockKey, lockExpire); 38 // 返回value值，用于釋放鎖時(shí)間確認(rèn) 39 retIdentifier = identifier; 40 return retIdentifier; 41 } 42 // 返回-1代表key沒(méi)有設(shè)置超時(shí)時(shí)間，為key設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間 43 if (conn.ttl(lockKey) == -1) { 44 conn.expire(lockKey, lockExpire); 45 } 46 47 try { 48 Thread.sleep(10); 49 } catch (InterruptedException e) { 50 Thread.currentThread().interrupt(); 51 } 52 } 53 } catch (JedisException e) { 54 e.printStackTrace(); 55 } finally { 56 if (conn != null) { 57 conn.close(); 58 } 59 } 60 return retIdentifier; 61 } 62 63 /** 64 * 釋放鎖 65 * @param lockName 鎖的key 66 * @param identifier 釋放鎖的標(biāo)識(shí) 67 * @return 68 */ 69 public boolean releaseLock(String lockName, String identifier) { 70 Jedis conn = null; 71 String lockKey = 'lock:' + lockName; 72 boolean retFlag = false; 73 try { 74 conn = jedisPool.getResource(); 75 while (true) { 76 // 監(jiān)視lock，準(zhǔn)備開(kāi)始事務(wù) 77 conn.watch(lockKey); 78 // 通過(guò)前面返回的value值判斷是不是該鎖，若是該鎖，則刪除，釋放鎖 79 if (identifier.equals(conn.get(lockKey))) { 80 Transaction transaction = conn.multi(); 81 transaction.del(lockKey); 82 List<Object> results = transaction.exec(); 83 if (results == null) { 84 continue; 85 } 86 retFlag = true; 87 } 88 conn.unwatch(); 89 break; 90 } 91 } catch (JedisException e) { 92 e.printStackTrace(); 93 } finally { 94 if (conn != null) { 95 conn.close(); 96 } 97 } 98 return retFlag; 99 }100 }

4.測(cè)試剛才實(shí)現(xiàn)的分布式鎖

例子中使用50個(gè)線程模擬秒殺一個(gè)商品，使用?運(yùn)算符來(lái)實(shí)現(xiàn)商品減少，從結(jié)果有序性就可以看出是否為加鎖狀態(tài)。

模擬秒殺服務(wù)，在其中配置了jedis線程池，在初始化的時(shí)候傳給分布式鎖，供其使用。

public class Service { private static JedisPool pool = null; private DistributedLock lock = new DistributedLock(pool); int n = 500; static { JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig(); // 設(shè)置最大連接數(shù) config.setMaxTotal(200); // 設(shè)置最大空閑數(shù) config.setMaxIdle(8); // 設(shè)置最大等待時(shí)間 config.setMaxWaitMillis(1000 * 100); // 在borrow一個(gè)jedis實(shí)例時(shí)，是否需要驗(yàn)證，若為true，則所有jedis實(shí)例均是可用的 config.setTestOnBorrow(true); pool = new JedisPool(config, '127.0.0.1', 6379, 3000); } public void seckill() { // 返回鎖的value值，供釋放鎖時(shí)候進(jìn)行判斷 String identifier = lock.lockWithTimeout('resource', 5000, 1000); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + '獲得了鎖'); System.out.println(--n); lock.releaseLock('resource', identifier); }}

模擬線程進(jìn)行秒殺服務(wù);

public class ThreadA extends Thread { private Service service; public ThreadA(Service service) { this.service = service; } @Override public void run() { service.seckill(); }}public class Test { public static void main(String[] args) { Service service = new Service(); for (int i = 0; i < 50; i++) { ThreadA threadA = new ThreadA(service); threadA.start(); } }}

結(jié)果如下，結(jié)果為有序的：

若注釋掉使用鎖的部分：

public void seckill() { // 返回鎖的value值，供釋放鎖時(shí)候進(jìn)行判斷 //String indentifier = lock.lockWithTimeout('resource', 5000, 1000); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + '獲得了鎖'); System.out.println(--n); //lock.releaseLock('resource', indentifier);}

從結(jié)果可以看出，有一些是異步進(jìn)行的：

三， 基于Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖

ZooKeeper是一個(gè)為分布式應(yīng)用提供一致性服務(wù)的開(kāi)源組件，它內(nèi)部是一個(gè)分層的文件系統(tǒng)目錄樹(shù)結(jié)構(gòu)，規(guī)定同一個(gè)目錄下只能有一個(gè)唯一文件名。基于ZooKeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖的步驟如下：

（1）創(chuàng)建一個(gè)目錄mylock；

（2）線程A想獲取鎖就在mylock目錄下創(chuàng)建臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)；

（3）獲取mylock目錄下所有的子節(jié)點(diǎn)，然后獲取比自己小的兄弟節(jié)點(diǎn)，如果不存在，則說(shuō)明當(dāng)前線程順序號(hào)最小，獲得鎖；

（4）線程B獲取所有節(jié)點(diǎn)，判斷自己不是最小節(jié)點(diǎn)，設(shè)置監(jiān)聽(tīng)比自己次小的節(jié)點(diǎn)；

（5）線程A處理完，刪除自己的節(jié)點(diǎn)，線程B監(jiān)聽(tīng)到變更事件，判斷自己是不是最小的節(jié)點(diǎn)，如果是則獲得鎖。

這里推薦一個(gè)Apache的開(kāi)源庫(kù)Curator，它是一個(gè)ZooKeeper客戶(hù)端，Curator提供的InterProcessMutex是分布式鎖的實(shí)現(xiàn)，acquire方法用于獲取鎖，release方法用于釋放鎖。

實(shí)現(xiàn)源碼如下：

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import org.apache.commons.lang.StringUtils;import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;import org.apache.curator.retry.RetryNTimes;import org.apache.zookeeper.CreateMode;import org.apache.zookeeper.data.Stat;import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;import org.springframework.context.annotation.Bean;import org.springframework.stereotype.Component;/** * 分布式鎖Zookeeper實(shí)現(xiàn) * */@Slf4j@Componentpublic class ZkLock implements DistributionLock {private String zkAddress = 'zk_adress'; private static final String root = 'package root'; private CuratorFramework zkClient; private final String LOCK_PREFIX = '/lock_'; @Bean public DistributionLock initZkLock() { if (StringUtils.isBlank(root)) { throw new RuntimeException('zookeeper ’root’ can’t be null'); } zkClient = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString(zkAddress).retryPolicy(new RetryNTimes(2000, 20000)).namespace(root).build(); zkClient.start(); return this; } public boolean tryLock(String lockName) { lockName = LOCK_PREFIX+lockName; boolean locked = true; try { Stat stat = zkClient.checkExists().forPath(lockName); if (stat == null) {log.info('tryLock:{}', lockName);stat = zkClient.checkExists().forPath(lockName);if (stat == null) { zkClient .create() .creatingParentsIfNeeded() .withMode(CreateMode.EPHEMERAL) .forPath(lockName, '1'.getBytes());} else { log.warn('double-check stat.version:{}', stat.getAversion()); locked = false;} } else {log.warn('check stat.version:{}', stat.getAversion());locked = false; } } catch (Exception e) { locked = false; } return locked; } public boolean tryLock(String key, long timeout) { return false; } public void release(String lockName) { lockName = LOCK_PREFIX+lockName; try { zkClient .delete() .guaranteed() .deletingChildrenIfNeeded() .forPath(lockName); log.info('release:{}', lockName); } catch (Exception e) { log.error('刪除', e); } } public void setZkAddress(String zkAddress) { this.zkAddress = zkAddress; }}

優(yōu)點(diǎn)：具備高可用、可重入、阻塞鎖特性，可解決失效死鎖問(wèn)題。

缺點(diǎn)：因?yàn)樾枰l繁的創(chuàng)建和刪除節(jié)點(diǎn)，性能上不如Redis方式。

四，對(duì)比

數(shù)據(jù)庫(kù)分布式鎖實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：

1.db操作性能較差，并且有鎖表的風(fēng)險(xiǎn)

2.非阻塞操作失敗后，需要輪詢(xún)，占用cpu資源;

3.長(zhǎng)時(shí)間不commit或者長(zhǎng)時(shí)間輪詢(xún)，可能會(huì)占用較多連接資源

Redis(緩存)分布式鎖實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：

1.鎖刪除失敗 過(guò)期時(shí)間不好控制

2.非阻塞，操作失敗后，需要輪詢(xún)，占用cpu資源;

ZK分布式鎖實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：性能不如redis實(shí)現(xiàn)，主要原因是寫(xiě)操作（獲取鎖釋放鎖）都需要在Leader上執(zhí)行，然后同步到follower。

總之：ZooKeeper有較好的性能和可靠性。

從理解的難易程度角度（從低到高）數(shù)據(jù)庫(kù) > 緩存 > Zookeeper

從實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性角度（從低到高）Zookeeper >= 緩存 > 數(shù)據(jù)庫(kù)

從性能角度（從高到低）緩存 > Zookeeper >= 數(shù)據(jù)庫(kù)

從可靠性角度（從高到低）Zookeeper > 緩存 > 數(shù)據(jù)庫(kù)

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