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夜深人靜了，我們來學學分布式鎖

夜深人靜了，我們來學學分布式鎖

作者：故里 2020-11-26 06:38:14

開發(fā)

前端

分布式 記錄一下今天的文章開始寫的時間00:53，夜深人靜了，我們來學一下分布式鎖，我們要悄悄地學習，然后經(jīng)驗所有人。

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「故里學Java」，作者故里 。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系故里學Java公眾號。  

記錄一下今天的文章開始寫的時間00:53，夜深人靜了，我們來學一下分布式鎖，我們要悄悄地學習，然后經(jīng)驗所有人。

什么是分布式鎖?分布式鎖又可以解決哪些問題呢?

在我們的系統(tǒng)還沒有使用分布式架構(gòu)的時候，我們可以用同步鎖或者Lock鎖，來保證多線程并發(fā)的時候，同一時間只有一個線程修改共享變量或者執(zhí)行代碼塊，但是當我們現(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鎖只能保證單個實例上的數(shù)據(jù)一致性，多實例就失去了作用。

這個時候就需要使用分布式鎖來保證共享資源的原子性，比如我們電商系統(tǒng)里面的扣減庫存，當單量小的時候問題不大，如果單量很大，同一時間多個實例都在并發(fā)處理扣減庫存的業(yè)務(wù)的時候，就可能存在超賣的問題。

分布式鎖的實現(xiàn)?

常見的分布式鎖有數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)分布式鎖、Zookeeper實現(xiàn)分布式鎖、Redis實現(xiàn)分布式鎖、Redisson實現(xiàn)。其中數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)分布式鎖比較簡單，也很容易理解，直接基于數(shù)據(jù)庫實現(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現(xiàn)。

Zookeeper實現(xiàn)分布式鎖

使用Zookeeper來實現(xiàn)分布式鎖就比較常見，比如很多項目就使用Zookeeper作為分布式注冊中心，就喜歡用Zookeeper來實現(xiàn)分布式鎖，這主要是借助于Zookeeper的兩大特性：順序臨時節(jié)點、Watch機制。

順序臨時節(jié)點：熟悉Zookeeper的同學都知道，Zookeeper提供了多層級的節(jié)點命名空間，每個節(jié)點都是用斜杠分隔的路徑來表示，類似于我們的文件夾。節(jié)點又分為持久節(jié)點和臨時節(jié)點，節(jié)點還可以標記為有序，當節(jié)點被標記為有序性，這個節(jié)點就具有順序自增的特點，我們就可以借助這個特點來創(chuàng)建我們所需的節(jié)點。

Watch機制：Watch機制是Zookeeper另一個重要的特性，我們可以在指定節(jié)點上注冊一些Watcher，在一些特定的事情觸發(fā)的時候，通知用戶這個事件。

Zookeeper實現(xiàn)分布式鎖的過程

我們先創(chuàng)建一個持久節(jié)點作為父節(jié)點，每當需要訪問創(chuàng)建分布式鎖的時候，就在這個父節(jié)點下創(chuàng)建相應(yīng)的臨時的順序子節(jié)點，以臨時節(jié)點名稱、父節(jié)點名稱和順序號組成特點的名稱。在建立子節(jié)點后，對父節(jié)點下以這個這個子節(jié)點名稱開頭的子節(jié)點進行排序，判斷剛建立的節(jié)點順序號是不是最小的，如果是最小的則獲取鎖，如果不是最小節(jié)點，則阻塞等待鎖，并且在獲取該節(jié)點的上一順序節(jié)點注冊Watcher，等待節(jié)點對應(yīng)的操作獲得鎖。

當業(yè)務(wù)處理完之后，刪除該節(jié)點，關(guān)閉zk，進而觸發(fā)Watcher，釋放該鎖。

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

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, lockPath); 
    2. 
   
  
  
  
  2. if ( lock.acquire(maxWait, waitUnit) ) { 
    3. 
   
  
  
  
  3.     try { 
    4. 
   
  
  
  
  4.         // 業(yè)務(wù)處理 
    5. 
   
  
  
  
  5.     } 
    6. 
   
  
  
  
  6.     finally{ 
    7. 
   
  
  
  
  7.         lock.release(); 
    8. 
   
  
  
  
  8.     } 
    9. 
   
  
  
  
  9. } 
    10.

Zookeeper來實現(xiàn)分布式鎖天然的優(yōu)勢就是，Zookeeper是集群實現(xiàn)的，我們生產(chǎn)環(huán)境一般也是集群部署的，可以避免單點問題，穩(wěn)定性較好，能保證每次操作都可以釋放鎖。

缺點就是，頻繁的創(chuàng)建刪除節(jié)點，加上注冊watch事件，對于zookeeper集群的壓力比較大，性能這一塊也比不上Redis實現(xiàn)的分布式鎖。

Redis實現(xiàn)分布式鎖

Redis實現(xiàn)的分布式鎖，最為復(fù)雜，但是性能確是最佳的，所以在對性能要求更高的系統(tǒng)里，我們都選擇使用Redis來實現(xiàn)分布式鎖。利用Redis實現(xiàn)分布式鎖，一般都是使用SETNX實現(xiàn)，舉個簡單的例子：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. public static boolean getDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) { 
    2. 
   
  
  
  
  2.  
    3. 
   
  
  
  
  3.     String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime); 
    4. 
   
  
  
  
  4.  
    5. 
   
  
  
  
  5.     if ("OK".equals(result)) { 
    6. 
   
  
  
  
  6.          return true; 
    7. 
   
  
  
  
  7.     } 
    8. 
   
  
  
  
  8.     return false; 
    9. 
   
  
  
  
  9. } 
    10.

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

時間比較長，我們設(shè)置的過期時間又比較短的情況下就會造成，業(yè)務(wù)還沒執(zhí)行完，鎖已釋放的問題。所以我們需要根據(jù)實際業(yè)務(wù)處理來評估設(shè)置鎖的過期時間，來保證業(yè)務(wù)可以正常的處理完。

Redisson實現(xiàn)分布式鎖

Redisson是架設(shè)在Redis基礎(chǔ)上的一個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)庫提供的一系列優(yōu)勢，在Java實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)點模式還是集群模式，都很好的實現(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)點宕機時切換到另外一個Master節(jié)點過程中多個應(yīng)用獲得鎖。

Redisson集群模式獲取鎖的實現(xiàn)就是，在不同節(jié)點上獲取鎖，每個節(jié)點上獲取鎖都有超時時間，如果獲取鎖超時就認為這個節(jié)點不可用，當成功獲取鎖的個數(shù)超過Redis節(jié)點的半數(shù)，且獲取鎖消耗的時間還沒超過鎖過期時間，則認為獲取鎖成功。獲取鎖成功后重新計算鎖釋放時間，由原來的鎖釋放時間減去獲取鎖消耗的時間，如果最終獲取鎖失敗，已經(jīng)獲取鎖成功的節(jié)點也會釋放鎖。

具體的代碼實現(xiàn)：

引入依賴

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1.  
    2. 
   
  
  
  
  2.     org.redisson 
    3. 
   
  
  
  
  3.     redisson 
    4. 
   
  
  
  
  4.     3.13.1 
    5. 
   
  
  
  
  5.  
    6.

Redisson配置文件：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. @Bean 
    2. 
   
  
  
  
  2. public RedissonClient redissonClient() { 
    3. 
   
  
  
  
  3.     Config config = new Config(); 
    4. 
   
  
  
  
  4.     config.useClusterServers() 
    5. 
   
  
  
  
  5.             .setScanInterval(3000) // 集群狀態(tài)掃描間隔時間，單位是毫秒 
    6. 
   
  
  
  
  6.             .addNodeAddress("redis://192.168.0.1:6379).setPassword("666") 
    7. 
   
  
  
  
  7.             .addNodeAddress("redis://192.168.0.2:6379").setPassword("666") 
    8. 
   
  
  
  
  8.             .addNodeAddress("redis://192.168.0.3:6379") 
    9. 
   
  
  
  
  9.             .setPassword("666"); 
    10. 
   
  
  
  
  10.     return Redisson.create(config); 
    11. 
   
  
  
  
  11. } 
    12.

獲取鎖操作：

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. long waitTimeout = 10; 
    2. 
   
  
  
  
  2. long leaseTime = 1; 
    3. 
   
  
  
  
  3. RLock lock1 = redissonClient1.getLock("lock1"); 
    4. 
   
  
  
  
  4. RLock lock2 = redissonClient2.getLock("lock2"); 
    5. 
   
  
  
  
  5. RLock lock3 = redissonClient3.getLock("lock3"); 
    6. 
   
  
  
  
  6.  
    7. 
   
  
  
  
  7. RedissonRedLock redLock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3); 
    8. 
   
  
  
  
  8.  
    9. 
   
  
  
  
  9. redLock.trylock(waitTimeout,leaseTime,TimeUnit.SECONDS); 
    10. 
   
  
  
  
  10. try{ 
    11. 
   
  
  
  
  11.     //... 
    12. 
   
  
  
  
  12. }finally{ 
    13. 
   
  
  
  
  13.     redLock.unlock(); 
    14. 
   
  
  
  
  14. } 
    15.

總結(jié)

實現(xiàn)分布式鎖的方式不止這三種，最簡單的就是數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，Zookeeper實現(xiàn)也相對比較簡單，但是性能最好的還是Redis實現(xiàn)，但是可靠性方面，Zookeeper基于分布式集群，具有天然的優(yōu)勢，可靠性相對更高。如果業(yè)務(wù)場景對性能要求不是很高的時候，優(yōu)先使用Zookeeper實現(xiàn)分布式鎖。


文章標題：夜深人靜了，我們來學學分布式鎖
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