分布式锁入门

目前主流的有三种：

• 基于数据库实现

• 基于Redis实现

• 基于ZooKeeper实现

1. 基于数据库实现：

基于数据库来做分布式锁的话，通常有两种做法：

• 基于数据库的乐观锁

• 基于数据库的悲观锁

我们先来看一下如何基于「乐观锁」来实现：

乐观锁机制其实就是在数据库表中引入一个版本号（version）字段来实现的。

当我们要从数据库中读取数据的时候，同时把这个version字段也读出来，如果要对读出来的数据进行更新后写回数据库，则需要将version加1，同时将新的数据与新的version更新到数据表中，且必须在更新的时候同时检查目前数据库里version值是不是之前的那个version，如果是，则正常更新。如果不是，则更新失败，说明在这个过程中有其它的进程去更新过数据了。

下面找图举例：

image

（图片来源网络）

如图，假设同一个账户，用户A和用户B都要去进行取款操作，账户的原始余额是2000，用户A要去取1500，用户B要去取1000，如果没有锁机制的话，在并发的情况下，可能会出现余额同时被扣1500和1000，导致最终余额的不正确甚至是负数。但如果这里用到乐观锁机制，当两个用户去数据库中读取余额的时候，除了读取到2000余额以外，还读取了当前的版本号version=1，等用户A或用户B去修改数据库余额的时候，无论谁先操作，都会将版本号加1，即version=2，那么另外一个用户去更新的时候就发现版本号不对，已经变成2了，不是当初读出来时候的1，那么本次更新失败，就得重新去读取最新的数据库余额。

通过上面这个例子可以看出来，使用「乐观锁」机制，必须得满足：

（1）锁服务要有递增的版本号version
（2）每次更新数据的时候都必须先判断版本号对不对，然后再写入新的版本号

我们再来看一下如何基于「悲观锁」来实现：

悲观锁也叫作排它锁，在Mysql中是基于 for update 来实现加锁的，例如：

//锁定的方法-伪代码
public boolean lock(){    
 connection.setAutoCommit(false)    for(){        
  result = select * from user where  id = 100 for update;
  if(result){ 
   //结果不为空
   //则说明获取到了锁
   return true;
  } 
  //没有获取到锁，继续获取
  sleep(1000);
 }
 return false;
}
//释放锁-伪代码
connection.commit();

上面的示例中，user表中，id是主键，通过 for update 操作，数据库在查询的时候就会给这条记录加上排它锁。

（需要注意的是，在InnoDB中只有字段加了索引的，才会是行级锁，否者是表级锁，所以这个id字段要加索引）

当这条记录加上排它锁之后，其它线程是无法操作这条记录的。

那么，这样的话，我们就可以认为获得了排它锁的这个线程是拥有了分布式锁，然后就可以执行我们想要做的业务逻辑，当逻辑完成之后，再调用上述释放锁的语句即可。

2. 基于Redis实现

基于Redis实现的锁机制，主要是依赖redis自身的原子操作，例如：

SET user_key user_value NX PX 100

redis从2.6.12版本开始，SET命令才支持这些参数：

NX：只在在键不存在时，才对键进行设置操作，SET key value NX 效果等同于 SETNX key value

PX millisecond：设置键的过期时间为millisecond毫秒，当超过这个时间后，设置的键会自动失效

上述代码示例是指：

当redis中不存在user_key这个键的时候，才会去设置一个user_key键，并且给这个键的值设置为 user_value，且这个键的存活时间为100ms

为什么这个命令可以帮我们实现锁机制呢？

因为这个命令是只有在某个key不存在的时候，才会执行成功。那么当多个进程同时并发的去设置同一个key的时候，就永远只会有一个进程成功。

当某个进程设置成功之后，就可以去执行业务逻辑了，等业务逻辑执行完毕之后，再去进行解锁。

解锁很简单，只需要删除这个key就可以了，不过删除之前需要判断，这个key对应的value是当初自己设置的那个。

另外，针对redis集群模式的分布式锁，可以采用redis的Redlock机制。

3. 基于ZooKeeper实现

其实基于ZooKeeper，就是使用它的临时有序节点来实现的分布式锁。

原理就是：当某客户端要进行逻辑的加锁时，就在zookeeper上的某个指定节点的目录下，去生成一个唯一的临时有序节点， 然后判断自己是否是这些有序节点中序号最小的一个，如果是，则算是获取了锁。如果不是，则说明没有获取到锁，那么就需要在序列中找到比自己小的那个节点，并对其调用exist()方法，对其注册事件监听，当监听到这个节点被删除了，那就再去判断一次自己当初创建的节点是否变成了序列中最小的。如果是，则获取锁，如果不是，则重复上述步骤。

当释放锁的时候，只需将这个临时节点删除即可。

image

如图，locker是一个持久节点，node_1/node_2/…/node_n 就是上面说的临时节点，由客户端client去创建的。

client_1/client_2/…/clien_n 都是想去获取锁的客户端。
以client_1为例，它想去获取分布式锁，则需要跑到locker下面去创建临时节点（假如是node_1）
创建完毕后，看一下自己的节点序号是否是locker下面最小的，如果是，则获取了锁。
如果不是，则去找到比自己小的那个节点（假如是node_2），找到后，就监听node_2，直到node_2被删除，那么就开始再次判断自己的node_1是不是序列中最小的，
如果是，则获取锁，如果还不是，则继续找一下一个节点。