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夜深人靜了，我們來學(xué)學(xué)分布式鎖
作者：故里 2020-11-26 06:38:14
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分布式 記錄一下今天的文章開始寫的時(shí)間00:53，夜深人靜了，我們來學(xué)一下分布式鎖，我們要悄悄地學(xué)習(xí)，然后經(jīng)驗(yàn)所有人。
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「故里學(xué)Java」，作者故里 。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系故里學(xué)Java公眾號。
記錄一下今天的文章開始寫的時(shí)間00:53，夜深人靜了，我們來學(xué)一下分布式鎖，我們要悄悄地學(xué)習(xí)，然后經(jīng)驗(yàn)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(shí)候，我們可以用同步鎖或者Lock鎖，來保證多線程并發(fā)的時(shí)候，同一時(shí)間只有一個(gè)線程修改共享變量或者執(zhí)行代碼塊，但是當(dāng)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(gè)實(shí)例上的數(shù)據(jù)一致性，多實(shí)例就失去了作用。
這個(gè)時(shí)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(dāng)單量小的時(shí)候問題不大，如果單量很大，同一時(shí)間多個(gè)實(shí)例都在并發(fā)處理扣減庫存的業(yè)務(wù)的時(shí)候，就可能存在超賣的問題。
分布式鎖的實(shí)現(xiàn)?
常見的分布式鎖有數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)分布式鎖、Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖、Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖、Redisson實(shí)現(xiàn)。其中數(shù)據(jù)庫實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)。
Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖
使用Zookeeper來實(shí)現(xiàn)分布式鎖就比較常見，比如很多項(xiàng)目就使用Zookeeper作為分布式注冊中心，就喜歡用Zookeeper來實(shí)現(xiàn)分布式鎖，這主要是借助于Zookeeper的兩大特性：順序臨時(shí)節(jié)點(diǎn)、Watch機(jī)制。
順序臨時(shí)節(jié)點(diǎn)：熟悉Zookeeper的同學(xué)都知道，Zookeeper提供了多層級的節(jié)點(diǎn)命名空間，每個(gè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)又分為持久節(jié)點(diǎn)和臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)還可以標(biāo)記為有序，當(dāng)節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記為有序性，這個(gè)節(jié)點(diǎn)就具有順序自增的特點(diǎn)，我們就可以借助這個(gè)特點(diǎn)來創(chuàng)建我們所需的節(jié)點(diǎn)。
Watch機(jī)制：Watch機(jī)制是Zookeeper另一個(gè)重要的特性，我們可以在指定節(jié)點(diǎn)上注冊一些Watcher，在一些特定的事情觸發(fā)的時(shí)候，通知用戶這個(gè)事件。
Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖的過程
我們先創(chuàng)建一個(gè)持久節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)，每當(dāng)需要訪問創(chuàng)建分布式鎖的時(shí)候，就在這個(gè)父節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建相應(yīng)的臨時(shí)的順序子節(jié)點(diǎn)，以臨時(shí)節(jié)點(diǎn)名稱、父節(jié)點(diǎn)名稱和順序號組成特點(diǎn)的名稱。在建立子節(jié)點(diǎn)后，對父節(jié)點(diǎn)下以這個(gè)這個(gè)子節(jié)點(diǎn)名稱開頭的子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序，判斷剛建立的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，則阻塞等待鎖，并且在獲取該節(jié)點(diǎn)的上一順序節(jié)點(diǎn)注冊Watcher，等待節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的操作獲得鎖。
當(dāng)業(yè)務(wù)處理完之后，刪除該節(jié)點(diǎn)，關(guān)閉zk，進(jìn)而觸發(fā)Watcher，釋放該鎖。
上圖就是就是嚴(yán)格按照順序訪問的分布式鎖實(shí)現(xiàn)，更多的時(shí)候我們引入一些框架來幫助我們實(shí)現(xiàn)，比如最常用的Curator框架，代碼如下：
- InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, lockPath);
- if ( lock.acquire(maxWait, waitUnit) ) {
- try {
- // 業(yè)務(wù)處理
- }
- finally{
- lock.release();
- }
- }
Zookeeper來實(shí)現(xiàn)分布式鎖天然的優(yōu)勢就是，Zookeeper是集群實(shí)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(diǎn)問題，穩(wěn)定性較好，能保證每次操作都可以釋放鎖。
缺點(diǎn)就是，頻繁的創(chuàng)建刪除節(jié)點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)的分布式鎖。
Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖
Redis實(shí)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(shí)現(xiàn)分布式鎖。利用Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖，一般都是使用SETNX實(shí)現(xiàn)，舉個(gè)簡單的例子：
- public static boolean getDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {
- String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);
- if ("OK".equals(result)) {
- return true;
- }
- return false;
- }
SETNX方法保證設(shè)置鎖和鎖過期時(shí)間的原子性，但是對于鎖的過期時(shí)間設(shè)置我們要注意，如果執(zhí)行業(yè)務(wù)
時(shí)間比較長，我們設(shè)置的過期時(shí)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(shí)際業(yè)務(wù)處理來評估設(shè)置鎖的過期時(shí)間，來保證業(yè)務(wù)可以正常的處理完。
Redisson實(shí)現(xiàn)分布式鎖
Redisson是架設(shè)在Redis基礎(chǔ)上的一個(gè)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(shí)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(diǎn)模式還是集群模式，都很好的實(shí)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(diǎn)宕機(jī)時(shí)切換到另外一個(gè)Master節(jié)點(diǎn)過程中多個(gè)應(yīng)用獲得鎖。
Redisson集群模式獲取鎖的實(shí)現(xiàn)就是，在不同節(jié)點(diǎn)上獲取鎖，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上獲取鎖都有超時(shí)時(shí)間，如果獲取鎖超時(shí)就認(rèn)為這個(gè)節(jié)點(diǎn)不可用，當(dāng)成功獲取鎖的個(gè)數(shù)超過Redis節(jié)點(diǎn)的半數(shù)，且獲取鎖消耗的時(shí)間還沒超過鎖過期時(shí)間，則認(rèn)為獲取鎖成功。獲取鎖成功后重新計(jì)算鎖釋放時(shí)間，由原來的鎖釋放時(shí)間減去獲取鎖消耗的時(shí)間，如果最終獲取鎖失敗，已經(jīng)獲取鎖成功的節(jié)點(diǎn)也會釋放鎖。
具體的代碼實(shí)現(xiàn)：
引入依賴
org.redisson redisson 3.13.1
Redisson配置文件：
- @Bean
- public RedissonClient redissonClient() {
- Config config = new Config();
- config.useClusterServers()
- .setScanInterval(3000) // 集群狀態(tài)掃描間隔時(shí)間，單位是毫秒
- .addNodeAddress("redis://192.168.0.1:6379).setPassword("666")
- .addNodeAddress("redis://192.168.0.2:6379").setPassword("666")
- .addNodeAddress("redis://192.168.0.3:6379")
- .setPassword("666");
- return Redisson.create(config);
- }
獲取鎖操作：
- long waitTimeout = 10;
- long leaseTime = 1;
- RLock lock1 = redissonClient1.getLock("lock1");
- RLock lock2 = redissonClient2.getLock("lock2");
- RLock lock3 = redissonClient3.getLock("lock3");
- RedissonRedLock redLock = new RedissonRedLock(lock1, lock2, lock3);
- redLock.trylock(waitTimeout,leaseTime,TimeUnit.SECONDS);
- try{
- //...
- }finally{
- redLock.unlock();
- }
總結(jié)
實(shí)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(shí)現(xiàn)，Zookeeper實(shí)現(xiàn)也相對比較簡單，但是性能最好的還是Redis實(shí)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(shí)候，優(yōu)先使用Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖。
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