分布式锁实现方式

通过数据库创建分布式锁

第一步,需要创建一个锁表,如下所示

CREATE TABLE `DistributedLock` (
  `lock_name` VARCHAR(100) NOT NULL,
  `lock_value` VARCHAR(100) NOT NULL,
  `expiration_time` TIMESTAMP NULL,
  PRIMARY KEY (`lock_name`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
  • lock_name 是锁的名称,用作唯一标识。
  • lock_value 可以用来存储获取锁的客户端标识。
  • expiration_time 是锁的过期时间,用于避免死锁。

第二步,获取锁

要获取锁,可以尝试插入一条记录。如果lock_name已经存在,并且expiration_time表明锁未过期,那么插入将失败,表示获取锁失败。如果插入成功,表示获取了锁。

INSERT INTO `DistributedLock` (`lock_name`, `lock_value`, `expiration_time`)
VALUES ('myLock', 'client1', DATE_ADD(NOW(), INTERVAL 10 SECOND))
ON DUPLICATE KEY UPDATE `lock_value` = IF(`expiration_time` <= NOW(), VALUES(`lock_value`), `lock_value`),`expiration_time` = IF(`expiration_time` <= NOW(), VALUES(`expiration_time`), `expiration_time`);

这条SQL尝试插入一条记录。如果lock_name已经存在,那么它会检查expiration_time。如果锁已经过期(expiration_time <= NOW()),则更新lock_valueexpiration_time;如果锁没有过期,则保持不变,这意味着获取锁失败。

第三步,释放锁

释放锁相对简单,只需更新或删除对应的记录即可。

DELETE FROM `DistributedLock` WHERE `lock_name` = 'myLock' AND `lock_value` = 'client1';

这个命令尝试删除锁记录。通常,只有持有锁的客户端(在本例中是client1)才能成功删除记录,从而释放锁。

但这个方法的缺陷在于需要频繁和数据库打交道,给数据库增加压力。

Zookeeper实现分布式锁

ZooKeeper实现分布式锁的基本思想是利用ZooKeeper的临时有序节点来实现锁的功能。以下是使用ZooKeeper实现分布式锁的基本步骤:

  1. 连接ZooKeeper服务器:客户端首先需要连接到ZooKeeper集群。

  2. 创建锁节点:在ZooKeeper的某个固定根节点(例如/locks)下,为需要加锁的资源创建一个临时有序节点。比如,如果想对某个资源加锁,可以在/locks/myLock下创建一个临时顺序节点。每个客户端尝试创建这样的节点时,ZooKeeper会自动在节点后添加一个递增的序号,形成如/locks/myLock/000000001/locks/myLock/000000002等节点。

  3. 节点排序和检测:客户端获取/locks/myLock下的所有子节点,并进行排序。如果该客户端创建的节点序号是最小的,那么它就获得了锁。如果不是,它就找到比自己序号小的最近的那个节点,然后在该节点上注册一个监听器(watcher),等待这个节点被删除。

  4. 等待锁:如果没有获取到锁,客户端就会阻塞等待。一旦前面的节点(即客户端监听的节点)被删除(通常是因为持有锁的客户端完成任务并释放了锁),ZooKeeper会通知该客户端,客户端再次判断自己是否为最小节点,如果是,则获取锁;否则,继续步骤3的监听。

  5. 释放锁:当任务执行完成后,客户端删除自己创建的那个节点,从而释放锁。因为是临时节点,即使客户端崩溃或失去与ZooKeeper的连接,节点也会被自动删除,从而避免死锁。

使用ZooKeeper实现分布式锁的关键优点之一是其天然的顺序保证和强一致性,能够确保在任何时刻,只有一个客户端持有锁。此外,通过监听机制,能够有效减少客户端的轮询,提高锁的获取效率。然而,需要注意的是,频繁地在ZooKeeper上创建和删除节点可能会对其性能造成影响,因此,在设计分布式锁方案时,需要考虑到这一点。

RedissonClient实现分布式锁

RLock lock = redissonClient.getLock(LOCK_USER_REGISTER_KEY + requestParam.getUsername());
try {
    // 尝试获取锁,这里可以根据实际情况设置等待时间和锁持有时间
    if (lock.tryLock(10, 60, TimeUnit.SECONDS)) {
        try {
            // 执行同步操作
        } finally {
            // 确保在操作完成后释放锁
            lock.unlock();
        }
    } else {
        // 获取锁失败的处理逻辑
    }
} catch (InterruptedException e) {
    // 处理中断异常
    Thread.currentThread().interrupt();
}

Redis的sex命令实现分布式锁 

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class RedisDistributedLock {

    private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Autowired
    public RedisDistributedLock(StringRedisTemplate stringRedisTemplate) {
        this.stringRedisTemplate = stringRedisTemplate;
    }

    /**
     * 尝试获取分布式锁
     * @param lockKey 锁的键
     * @param requestId 请求标识
     * @param expireTime 过期时间(秒)
     * @return 是否获取成功
     */
    public boolean tryGetDistributedLock(String lockKey, String requestId, long expireTime) {
        Boolean result = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, requestId, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
        return Boolean.TRUE.equals(result);
    }

    /**
     * 使用Lua脚本安全释放分布式锁
     * @param lockKey 锁的键
     * @param requestId 请求标识
     * @return 是否释放成功
     */
    public boolean releaseDistributedLock(String lockKey, String requestId) {
        // Lua脚本,检查给定的key是否存在,并且value与给定的requestId匹配
        // 如果匹配则删除key释放锁,返回1;否则不做操作,返回0
        String luaScript = 
                "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then " +
                "    return redis.call('del', KEYS[1]) " +
                "else " +
                "    return 0 " +
                "end";
                
        Long result = stringRedisTemplate.execute((connection) -> 
                connection.eval(luaScript.getBytes(),
                                ReturnType.INTEGER,
                                1,
                                lockKey.getBytes(),
                                requestId.getBytes()),
                            true);
                            
        return Long.valueOf(1).equals(result);
    }
}

 

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