面试系列31 一般实现分布式锁都有哪些方式?
(1)redis分布式锁
官方叫做RedLock算法,是redis官方支持的分布式锁算法。
这个分布式锁有3个重要的考量点,互斥(只能有一个客户端获取锁),不能死锁,容错(大部分redis节点或者这个锁就可以加可以释放)
第一个最普通的实现方式,如果就是在redis里创建一个key算加锁
SET my:lock 随机值 NX PX 30000,这个命令就ok,这个的NX的意思就是只有key不存在的时候才会设置成功,PX 30000的意思是30秒后锁自动释放。别人创建的时候如果发现已经有了就不能加锁了。
释放锁就是删除key,但是一般可以用lua脚本删除,判断value一样才删除:
关于redis如何执行lua脚本,自行百度
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
return redis.call("del",KEYS[1])
else
return 0
end
为啥要用随机值呢?因为如果某个客户端获取到了锁,但是阻塞了很长时间才执行完,此时可能已经自动释放锁了,此时可能别的客户端已经获取到了这个锁,要是你这个时候直接删除key的话会有问题,所以得用随机值加上面的lua脚本来释放锁。
但是这样是肯定不行的。因为如果是普通的redis单实例,那就是单点故障。或者是redis普通主从,那redis主从异步复制,如果主节点挂了,key还没同步到从节点,此时从节点切换为主节点,别人就会拿到锁。
第二个问题,RedLock算法
这个场景是假设有一个redis cluster,有5个redis master实例。然后执行如下步骤获取一把锁:
1)获取当前时间戳,单位是毫秒
2)跟上面类似,轮流尝试在每个master节点上创建锁,过期时间较短,一般就几十毫秒
3)尝试在大多数节点上建立一个锁,比如5个节点就要求是3个节点(n / 2 +1)
4)客户端计算建立好锁的时间,如果建立锁的时间小于超时时间,就算建立成功了
5)要是锁建立失败了,那么就依次删除这个锁
6)只要别人建立了一把分布式锁,你就得不断轮询去尝试获取锁
(2)zk分布式锁
zk分布式锁,其实可以做的比较简单,就是某个节点尝试创建临时znode,此时创建成功了就获取了这个锁;这个时候别的客户端来创建锁会失败,只能注册个监听器监听这个锁。释放锁就是删除这个znode,一旦释放掉就会通知客户端,然后有一个等待着的客户端就可以再次重新枷锁。
/**
* ZooKeeperSession
* @author Administrator
*
*/
public class ZooKeeperSession {
private static CountDownLatch connectedSemaphore = new CountDownLatch(1);
private ZooKeeper zookeeper;
private CountDownLatch latch;
public ZooKeeperSession() {
try {
this.zookeeper = new ZooKeeper(
"192.168.31.187:2181,192.168.31.19:2181,192.168.31.227:2181",
50000,
new ZooKeeperWatcher());
try {
connectedSemaphore.await();
} catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("ZooKeeper session established......");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 获取分布式锁
* @param productId
*/
public Boolean acquireDistributedLock(Long productId) {
String path = "/product-lock-" + productId;
try {
zookeeper.create(path, "".getBytes(),
Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL);
return true;
} catch (Exception e) {
while(true) {
try {
Stat stat = zk.exists(path, true); // 相当于是给node注册一个监听器,去看看这个监听器是否存在
if(stat != null) {
this.latch = new CountDownLatch(1);
this.latch.await(waitTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
this.latch = null;
}
zookeeper.create(path, "".getBytes(),
Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL);
return true;
} catch(Exception e) {
continue;
}
}
// 很不优雅,我呢就是给大家来演示这么一个思路
// 比较通用的,我们公司里我们自己封装的基于zookeeper的分布式锁,我们基于zookeeper的临时顺序节点去实现的,比较优雅的
}
return true;
}
/**
* 释放掉一个分布式锁
* @param productId
*/
public void releaseDistributedLock(Long productId) {
String path = "/product-lock-" + productId;
try {
zookeeper.delete(path, -1);
System.out.println("release the lock for product[id=" + productId + "]......");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 建立zk session的watcher
* @author Administrator
*
*/
private class ZooKeeperWatcher implements Watcher {
public void process(WatchedEvent event) {
System.out.println("Receive watched event: " + event.getState());
if(KeeperState.SyncConnected == event.getState()) {
connectedSemaphore.countDown();
}
if(this.latch != null) {
this.latch.countDown();
}
}
}
/**
* 封装单例的静态内部类
* @author Administrator
*
*/
private static class Singleton {
private static ZooKeeperSession instance;
static {
instance = new ZooKeeperSession();
}
public static ZooKeeperSession getInstance() {
return instance;
}
}
/**
* 获取单例
* @return
*/
public static ZooKeeperSession getInstance() {
return Singleton.getInstance();
}
/**
* 初始化单例的便捷方法
*/
public static void init() {
getInstance();
}
}
(3)redis分布式锁和zk分布式锁的对比
redis分布式锁,其实需要自己不断去尝试获取锁,比较消耗性能
zk分布式锁,获取不到锁,注册个监听器即可,不需要不断主动尝试获取锁,性能开销较小
另外一点就是,如果是redis获取锁的那个客户端bug了或者挂了,那么只能等待超时时间之后才能释放锁;而zk的话,因为创建的是临时znode,只要客户端挂了,znode就没了,此时就自动释放锁
redis分布式锁大家每发现好麻烦吗?遍历上锁,计算时间等等。。。zk的分布式锁语义清晰实现简单
所以先不分析太多的东西,就说这两点,我个人实践认为zk的分布式锁比redis的分布式锁牢靠、而且模型简单易用
public
class ZooKeeperDistributedLock implements Watcher{
private
ZooKeeper zk;
private
String locksRoot=
"/locks";
private
String productId;
private
String waitNode;
private
String lockNode;
private
CountDownLatch latch;
private
CountDownLatch connectedLatch =
newCountDownLatch(
1);
privateint
sessionTimeout =
30000;
public
ZooKeeperDistributedLock
(String productId){
this
.productId = productId;
try
{
String address =
"192.168.31.187:2181,192.168.31.19:2181,192.168.31.227:2181";
zk =
newZooKeeper(address, sessionTimeout,
this);
connectedLatch.await();
}
catch(IOException e) {
throw
new
LockException(e);
}
catch(KeeperException e) {
throw
new
LockException(e);
}
catch(InterruptedException e) {
throw
new
LockException(e);
}
}
public
void
process
(WatchedEvent event) {
if
(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){
connectedLatch.countDown();
return
;
}
if
(
this.latch !=
null) {
this
.latch.countDown();
}
}
public
void
acquireDistributedLock
() {
try
{
if
(
this.tryLock()){
return
;
}
else
{
waitForLock(waitNode, sessionTimeout);
}
}
catch(KeeperException e) {
throw
new
LockException(e);
}
catch(InterruptedException e) {
throw
new
LockException(e);
}
}
public
boolean
tryLock
() {
try
{
//
传入进去的
locksRoot + “/” + productId
//
假设
productId
代表了一个商品
id
,比如说
1
// locksRoot = locks
// /locks/10000000000
,
/locks/10000000001
,
/locks/10000000002
lockNode = zk.create(locksRoot +
"/"+ productId,
newbyte
[
0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
//
看看刚创建的节点是不是最小的节点
// locks
:
10000000000
,
10000000001
,
10000000002
List<String> locks = zk.getChildren(locksRoot,
false);
Collections.sort(locks);
if
(lockNode.equals(locksRoot+
"/"+ locks.get(
0))){
//如果是最小的节点,则表示取得锁
return
true
;
}
//如果不是最小的节点,找到比自己小1的节点
int previousLockIndex = -1;
for(int i = 0; i < locks.size(); i++) {
if(lockNode.equals(locksRoot + “/” + locks.get(i))) {
previousLockIndex = i - 1;
break;
}
}
this.waitNode = locks.get(
previousLockIndex);
}
catch(KeeperException e) {
throw
new
LockException(e);
}
catch(InterruptedException e) {
throw
new
LockException(e);
}
return
false
;
}
private
boolean
waitForLock
(String waitNode,
longwaitTime)
throwsInterruptedException, KeeperException {
Stat stat = zk.exists(locksRoot +
"/"+ waitNode,
true);
if
(stat !=
null){
this
.latch =
newCountDownLatch(
1);
this
.latch.await(waitTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
this.latch =
null;
}
return
true
;
}
public
void
unlock
() {
try
{
//
删除
/locks/10000000000
节点
//
删除
/locks/10000000001
节点
System.out.println(
"unlock "+ lockNode);
zk.delete(lockNode,-
1);
lockNode =
null;
zk.close();
}
catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
catch(KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public
class LockException extends RuntimeException {
private
static
final
long
serialVersionUID =
1L;
public
LockException
(String e){
super
(e);
}
public
LockException
(Exception e){
super
(e);
}
}
//
如果有一把锁,被多个人给竞争,此时多个人会排队,第一个拿到锁的人会执行,然后释放锁,后面的每个人都会去监听排在自己前面的那个人创建的
node
上,一旦某个人释放了锁,排在自己后面的人就会被
zookeeper
给通知,一旦被通知了之后,就
ok
了,自己就获取到了锁,就可以执行代码了