分布式锁实现解决方案

在多台服务器需要对某一个共享资源进行多线程同步访问的时候，就需要分布式锁

分布式锁具备的条件：

1、在分布式系统环境下，一个方法在同一时间只能被一个机器的一个线程执行； 
2、高可用的获取锁与释放锁； 
3、高性能的获取锁与释放锁； 
4、具备可重入特性； 
5、具备锁失效机制，防止死锁； 
6、具备非阻塞锁特性，即没有获取到锁将直接返回获取锁失败。

特点：

• 排他性 ：任意时刻，只能有一个client能获取到锁
• 容错性 ：分布式锁服务一般要满足AP，也就是说，只要分布式锁服务集群节点大部分存活，client就可以进行加锁解锁操作
• 避免死锁 ：分布式锁一定能得到释放，即使client在释放之前崩溃或者网络不可达

主要有三种方式：

基于数据库实现分布式锁； 
基于缓存（Redis等）实现分布式锁； 
基于Zookeeper实现分布式锁；

基于数据库 ：在数据库中创建一个表，表中包含方法名等字段，并在方法名字段上创建唯一索引，想要执行某个方法，就使用这个方法名向表中插入数据，成功插入则获取锁，执行完成后删除对应的行数据释放锁。

存在要解决的：

1、因为是基于数据库实现的，数据库的可用性和性能将直接影响分布式锁的可用性及性能，所以，数据库需要双机部署、数据同步、主备切换；

2、不具备可重入的特性，因为同一个线程在释放锁之前，行数据一直存在，无法再次成功插入数据，所以，需要在表中新增一列，用于记录当前获取到锁的机器和线程信息，在再次获取锁的时候，先查询表中机器和线程信息是否和当前机器和线程相同，若相同则直接获取锁；

3、没有锁失效机制，因为有可能出现成功插入数据后，服务器宕机了，对应的数据没有被删除，当服务恢复后一直获取不到锁，所以，需要在表中新增一列，用于记录失效时间，并且需要有定时任务清除这些失效的数据；

4、不具备阻塞锁特性，获取不到锁直接返回失败，所以需要优化获取逻辑，循环多次去获取。

5、在实施的过程中会遇到各种不同的问题，为了解决这些问题，实现方式将会越来越复杂；依赖数据库需要一定的资源开销，性能问题需要考虑。

基于Redis ：

SETNX key val：当且仅当key不存在时，set一个key为val的字符串，返回1；若key存在，则什么都不做，返回0。

expire key timeout：为key设置一个超时时间，单位为second，超过这个时间锁会自动释放，避免死锁。

delete key：删除key

  获取锁的时候，使用setnx加锁，并使用expire命令为锁添加一个超时时间，超过该时间则自动释放锁，锁的value值为一个随机生成的UUID，通过此在释放锁的时候进行判断；获取锁的时候还设置一个获取的超时时间，若超过这个时间则放弃获取锁；释放锁的时候，通过UUID判断是不是该锁，若是该锁，则执行delete进行锁释放。

如果一个获取到锁的client因为某种原因导致没能及时释放锁，并且redis因为超时释放了锁，另外一个client获取到了锁？

此时就要引入锁续约机制，也就是获取锁之后，释放锁之前，会定时进行锁续约，比如以锁超时时间的1/3为间隔周期进行锁续约。出名的有 redisson 、百度的 dlock。edis锁优势是性能出色，劣势就是由于数据在内存中，一旦缓存服务宕机，锁数据就丢失了。

基于zk ：

   特点 ：zab协议、node存储模型和watcher机制；通过zab协议保证数据一致性，zookeeper集群部署保证可用性，node存储在内存中，提高了数据操作性能，使用watcher机制，实现了通知机制（比如加锁成功的client释放锁时可以通知到其他client）

（1）创建一个目录mylock；
（2）线程A想获取锁就在mylock目录下创建临时顺序节点；
（3）获取mylock目录下所有的子节点，然后获取比自己小的兄弟节点，如果不存在，则说明当前线程顺序号最小，获得锁；
（4）线程B获取所有节点，判断自己不是最小节点，设置监听比自己次小的节点；
（5）线程A处理完，删除自己的节点，线程B监听到变更事件，判断自己是不是最小的节点，如果是则获得锁。

优点：具备高可用、可重入、阻塞锁特性，可解决失效死锁问题。缺点：因为需要频繁的创建和删除节点，性能上不如Redis方式。

• 性能：redis > zookeeper > db。
• 避免死锁：DB通过应用层设置定时任务来删除过期还未释放的锁，redis通过设置超时时间来解决，而zookeeper是通过临时节点来解决。

• DB可通过数据库同步复制，vip切换master来解决，redis可通过集群或者master-slave方式来解决，zookeeper本身自己是通过zab协议集群部署来解决的。注意，DB和redis的复制一般都是异步的，也就是说某些时刻分布式锁发生故障可能存在数据不一致问题，而zookeeper本身通过zab协议保证集群内(至少n/2+1个)节点数据一致性。

• 锁唤醒：DB和redis分布式锁一般不支持唤醒机制（也可以通过应用层自己做轮询检测锁是否空闲，空闲就唤醒内部加锁线程），zookeeper可通过本身的watcher/notify机制来做。

原文：https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/79036337