用Zookeeper实现分布式锁

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提示：以下是本篇文章正文内容

一、分布式锁介绍

• 在我们进行单机应用开发，涉及并发同步的时候，我们往往采用sychronized或者Lock的方式来解决多线程间的代码同步问题，这时多线程的运行都是在同一个JVM之下，没有任何问题。
• 但当我们的应用是分布式集群工作的情况下，属于多JVM下的工作环境，跨JVM之间已经无法通过多线程的锁解决同步问题。
• 就需要一种更加高级的锁机制，来处理跨机器的进程之间的数据同步问题——这就是分布式锁。
• 常见的分布式锁的实现有三种：
  1、基于缓存 redis（性能高，但不太可靠）、Memcache
  2、zookeeper（性能相对比较高，最为可靠） curator
  3、数据库层面（性能差） 悲观锁 乐观锁

二、zookeeper分布式锁原理

• 核心思想：当客户端要获取锁，则创建节点，使用完锁，则删除该节点
• 客户端获取锁时，在lock节点下创建临时顺序节点（临时是为了能在机器故障的时候也能自动删除节点，顺序是为了判断节点序号的大小）
• 然后获取lock下面所有的子节点，客户端获取到所有的子节点之后，如果发现自己创建的子节点序号最小，那么就认为该客户端获取到锁。使用完锁后，将该节点删除。
• 如果发现自己创建的节点并非lock所有节点中最小的，说明自己还没有获取到锁，此时客户端需要找到那个比自己小的那个节点，同时对其注册事件监听器，监听删除事件。
• 如果发现比自己小的那个节点被删除，则客户端的Watcher会收到相应通知，此时再次判断自己创建的是否是lock子节点中序号最小的，如果是则获取到了锁，如果不是则重复以上步骤继续获取到比自己小的一个节点并注册监听。

三、Curator实现分布式锁API

• 在curator中有五种锁方案：
  InterProcessSemaphoreMutex:分布式排它锁（非可重入锁）
  InterProcessMutex:分布式可重入排它锁（可重入，可再次进入）
  InterProcessReadWriteLock:分布式读写锁
  InterProcessMultiLock:将多个锁作为单个实体管理的容器
  InterProcessSemaphoreV2:共享信号量

四、分布式锁案例-模拟12306售票

• 模拟卖票服务，代码如下：

package org.example.curator;

import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessLock;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Ticket12306 implements Runnable{

    private int tickets = 10; // 数据库的票数

    private InterProcessMutex lock;

    public Ticket12306() {
        ExponentialBackoffRetry retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(3000, 10);
        // 第二种方式(链式编程)
        // nameSpace命名空间，默认以后将“zkTest”作为根节点
        CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder().connectString("localhost:2181").sessionTimeoutMs(60 * 1000).
                connectionTimeoutMs(15 * 1000).retryPolicy(retryPolicy).build();
        // 开启连接
        client.start();
        lock = new InterProcessMutex(client, "/lock");
    }

    @Override
    public void run() {


        while(true) {
            // 获取锁
            try {
                lock.acquire(3, TimeUnit.SECONDS);
                if(tickets > 0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + ":" + tickets);
                    Thread.sleep(100);
                    tickets--;
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                try {
                    lock.release();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            //

        }
    }
}

• 模拟买票客户端，代码如下：

package org.example.curator;

import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.api.BackgroundCallback;
import org.apache.curator.framework.api.CuratorEvent;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

import java.util.List;

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket12306 ticket12306 = new Ticket12306();

        // 创建客户端
        Thread t1 = new Thread(ticket12306, "携程");
        Thread t2 = new Thread(ticket12306, "飞猪");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

• 运行结果如下：

Thread[携程,5,main]:10
Thread[飞猪,5,main]:9
Thread[携程,5,main]:8
Thread[飞猪,5,main]:7
Thread[携程,5,main]:6
Thread[飞猪,5,main]:5
Thread[携程,5,main]:4
Thread[飞猪,5,main]:3
Thread[携程,5,main]:2
Thread[飞猪,5,main]:1