在分布式系统下，使用Java中的synchronized或者Lock已经不能满足需求了。关于分布式锁的实现，我们可以利用MySQL的唯一索引去实现，也可以利用Redis的SETNX，同样也可以使用Zookeeper的节点唯一路径去实现。
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（1）线程先去/locks路径下面创建一个带序号的临时节点。
（2）判断自己创建的这个节点是不是/locks路径下序号最小的节点，如果是，则获取锁；如果不是，则监听自己的前一个节点。
（3）获取到锁后，处理自己的业务逻辑，然后删除自己创建的节点。监听它的后一个节点收到通知后，执行步骤（2）
上面的过程是不是跟AQS的同步队列有点像，判断自己是不是队列的头结点，如果是就去获取锁，不是就等待。
1、原生Zookeeper代码实现分布式锁
按照上面的思路，我们可以很快的使用zookeeper相关的api实现分布式锁。
import org.apache.zookeeper.*;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import java.io.IOException;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class DistributedLock {
// zookeeper server 列表
private String connectString =
"192.168.1.128:2181,192.168.1.129:2181,192.168.1.130:2181";
// 超时时间
private int sessionTimeout = 2000;
private ZooKeeper zk;
private String rootNode = "locks";
private String subNode = "seq-";
// 当前 client 等待的子节点
private String waitPath;
// ZooKeeper 连接等待
private CountDownLatch connectLatch = new CountDownLatch(1);
// ZooKeeper 节点等待
private CountDownLatch waitLatch = new CountDownLatch(1);
// 当前 client 创建的子节点
private String currentNode;
// 和 zk 服务建立连接，并创建根节点
public DistributedLock() throws IOException, InterruptedException, KeeperException {
zk = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() {
@Override
public void process(WatchedEvent event) {
// 连接建立时, 打开 latch, 唤醒 wait 在该 latch 上的线程
if (event.getState() == Event.KeeperState.SyncConnected) {
connectLatch.countDown();
}
// 发生了 waitPath 的删除事件
if (event.getType() == Event.EventType.NodeDeleted &&
event.getPath().equals(waitPath)) {
waitLatch.countDown();
}
}
});
// 等待连接建立
connectLatch.await();
//获取根节点状态
Stat stat = zk.exists("/" + rootNode, false);
//如果根节点不存在，则创建根节点，根节点类型为永久节点
if (stat == null) {
System.out.println("根节点不存在");
zk.create("/" + rootNode, new byte[0],
ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
}
}
// 加锁方法
public void zkLock() {
try {
//在根节点下创建临时顺序节点，返回值为创建的节点路径
currentNode = zk.create("/" + rootNode + "/" + subNode, null, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
// wait 一小会, 让结果更清晰一些
Thread.sleep(10);
// 注意, 没有必要监听"/locks"的子节点的变化情况
List<String> childrenNodes = zk.getChildren("/" + rootNode, false);
// 列表中只有一个子节点, 那肯定就是 currentNode , 说明client 获得锁
if (childrenNodes.size() == 1) {
return;
} else {
//对根节点下的所有临时顺序节点进行从小到大排序
Collections.sort(childrenNodes);
//当前节点名称
String thisNode = currentNode.substring(("/" + rootNode + "/").length());
//获取当前节点的位置
int index = childrenNodes.indexOf(thisNode);
if (index == -1) {
System.out.println("数据异常");
} else if (index == 0) {
// index == 0, 说明 thisNode 在列表中最小, 当前client 获得锁
return;
} else {
// 获得排名比 currentNode 前 1 位的节点
this.waitPath = "/" + rootNode + "/" + childrenNodes.get(index - 1);
// 在 waitPath 上注册监听器, 当 waitPath 被删除时, zookeeper 会回调监听器的 process 方法
zk.getData(waitPath, true, new Stat());
//进入等待锁状态
waitLatch.await();
return;
}
}
} catch (KeeperException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 解锁方法
public void zkUnlock() {
try {
zk.delete(this.currentNode, -1);
} catch (InterruptedException | KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
通过在zookeeper中创建带序号的临时节点，然后判断当前线程创建的临时节点序号是不是最小的，如果是则获得锁，否则监听前一节点。
为什么要创建临时节点，就是怕创建完后，zookeeper服务器又挂了，这时候如果是永久节点，那么就会死锁了。而临时节点在关闭服务器后就会被删除。
这里使用CountDownLatch在监听节点的时候进行await。节点发生变化时，会调用process方法，在process方法中进行countDown。
进行测试
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import java.io.IOException;
public class DistributedLockTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException, KeeperException {
// 创建分布式锁 1
final DistributedLock lock1 = new DistributedLock();
// 创建分布式锁 2
final DistributedLock lock2 = new DistributedLock();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 获取锁对象
try {
lock1.zkLock();
System.out.println("线程 1 获取锁");
Thread.sleep(5 * 1000);
lock1.zkUnlock();
System.out.println("线程 1 释放锁");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 获取锁对象
try {
lock2.zkLock();
System.out.println("线程 2 获取锁");
Thread.sleep(5 * 1000);
lock2.zkUnlock();
System.out.println("线程 2 释放锁");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
创建两个线程进行测试，看控制打印输出
线程 1 获取锁
线程 1 释放锁
线程 2 获取锁
线程 2 释放锁
2、使用Curator框架实现分布式锁
使用原生API存在的问题
- 会话连接是异步的，需要自己去处理。比如使用 CountDownLatch
- Watch 需要重复注册，不然就不能生效
- 开发的复杂性比较高
- 不支持多节点删除和创建。需要自己去递归
基于以上，一般实际开发都是用Curator去实现，毕竟别人的轮子又大又安全，何必自己搞个破破烂烂的轮子上路呢。
Curator主要实现了下面四种锁
- InterProcessMutex：分布式可重入排它锁
- InterProcessSemaphoreMutex：分布式排它锁
- InterProcessReadWriteLock：分布式读写锁
- InterProcessMultiLock：将多个锁作为单个实体管理的容器
首先需要在项目中添加依赖
<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-framework</artifactId>
<version>4.3.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-recipes</artifactId>
<version>4.3.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-client</artifactId>
<version>4.3.0</version>
</dependency
然后实现即可
import org.apache.curator.RetryPolicy;
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;
public class CuratorLockTest {
private String rootNode = "/locks";
// zookeeper server 列表
private String connectString =
"192.168.1.128:2181,192.168.1.129:2181,192.168.1.130:2181";
// connection 超时时间
private int connectionTimeout = 2000;
// session 超时时间
private int sessionTimeout = 2000;
public static void main(String[] args) {
new CuratorLockTest().test();
}
// 测试
private void test() {
// 创建分布式锁 1
final InterProcessLock lock1 = new InterProcessMutex(getCuratorFramework(), rootNode);
// 创建分布式锁 2
final InterProcessLock lock2 = new InterProcessMutex(getCuratorFramework(), rootNode);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 获取锁对象
try {
lock1.acquire();
System.out.println("线程 1 获取锁");
// 测试锁重入
lock1.acquire();
System.out.println("线程 1 再次获取锁");
Thread.sleep(5 * 1000);
lock1.release();
System.out.println("线程 1 释放锁");
lock1.release();
System.out.println("线程 1 再次释放锁");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 获取锁对象
try {
lock2.acquire();
System.out.println("线程 2 获取锁");
// 测试锁重入
lock2.acquire();
System.out.println("线程 2 再次获取锁");
Thread.sleep(5 * 1000);
lock2.release();
System.out.println("线程 2 释放锁");
lock2.release();
System.out.println("线程 2 再次释放锁");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
// 分布式锁初始化
public CuratorFramework getCuratorFramework (){
//重试策略，初试时间 3 秒，重试 3 次
RetryPolicy policy = new ExponentialBackoffRetry(3000, 3);
//通过工厂创建 Curator
CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder()
.connectString(connectString)
.connectionTimeoutMs(connectionTimeout)
.sessionTimeoutMs(sessionTimeout)
.retryPolicy(policy).build();
//开启连接
client.start();
System.out.println("zookeeper 初始化完成...");
return client;
}
}
查看控制台输出
线程 1 获取锁
线程 1 再次获取锁
线程 1 释放锁
线程 1 再次释放锁
线程 2 获取锁
线程 2 再次获取锁
线程 2 释放锁
线程 2 再次释放锁
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