介紹幾種常見的分布式鎖寫法
多線程中為了防止多個線程同時執行同一段代碼，我們可以用 synchronized 關鍵字或 JUC 裡面的 ReentrantLock 類來控制，
但是目前幾乎任何一個系統都是部署多台機器的，單機部署的應用很少，synchronized 和 ReentrantLock 發揮不出任何作用，
此時就需要一把全局的鎖，來代替 JAVA 中的 synchronized 和 ReentrantLock。
分布式鎖的實作方式流行的主要有三種
- 分别是基于緩存 Redis 的實作方式
- 基于 zk 臨時順序節點的實作
- 基于資料庫行鎖的實作。
官網
目錄 · redisson/redisson Wiki · GitHub
Jedis
使用 Redis 做分布式鎖的思路是：
在 redis 中設定一個值表示加了鎖，然後釋放鎖的時候就把這個 key 删除。
/** * 嘗試擷取分布式鎖 * * @param jedis Redis用戶端 * @param lockKey 鎖 * @param requestId 請求辨別 * @param expireTime 超期時間 * @return 是否擷取成功 */ public static boolean tryGetDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) { // set支援多個參數 NX（not exist） XX（exist） EX（seconds） PX（million seconds） String result = jedis.set(lockKey, requestId, "NX", "EX", expireTime); if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) { return true; } return false; } /** * 釋放分布式鎖 * * @param jedis Redis用戶端 * @param lockKey 鎖 * @param requestId 請求辨別,目前工作線程線程的名稱 * @return 是否釋放成功 */ public static boolean releaseDistributedLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) { String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end"; Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId)); if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) { return true; } return false; } 問題
- 用 SET key value ，而沒有使用 SETNX+EXPIRE 的指令，原因是 SETNX+EXPIRE 是兩條指令無法保證原子性，而 SET 是原子操作。
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那這裡為什麼要設定逾時時間呢？
原因是當一個用戶端獲得了鎖在執行任務的過程中挂掉了，來不及顯式地釋放鎖，這塊資源将會永遠被鎖住，
這将會導緻死鎖，是以必須設定一個逾時時間。
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A 加的鎖 B 不能去 del 掉，誰加的鎖就誰去解，我們一般把 value 設為目前線程的 Id，
Thread.currentThread().getId()，然後在删的時候判斷下是不是目前線程。
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驗證和釋放鎖是兩個獨立操作，不是原子性，
使用 Lua 腳本，即 if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then returnredis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end，它能給我們保證原子性。
當 redis.call() 在執行指令的過程中發生錯誤時，腳本會停止執行，并傳回一個腳本錯誤，
錯誤的輸出資訊會說明錯誤造成的原因：
Redisson
Redisson 是 Java 的 Redis 用戶端之一，提供了一些 API 友善操作 Redis。
Redisson 跟 Jedis 定位不同，它不是一個單純的 Redis 用戶端，
而是基于 Redis 實作的分布式的服務，
鎖隻是它的冰山一角，并且它對主從，哨兵，叢集等模式都支援。
public class LockTest{ private static Redis sonClient redissonClient; static { Config config = new Config(); config. useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379"); redissonClient = Redisson.create ( config); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { RLock rLock = redissonClient . getLock(”zwt" ); //最多等待100秒、 上鎖10s以後自動解鎖 if (rLock.tryLock(100, 10, TimeUnit. SECONDS)) { System . out . println("擷取鎖成功" ); } //Thread. sleep(20000); rLock. unlock( ); redissonClient . shutdown(); } } 這裡擷取鎖有很多種的方式，有公平鎖有讀寫鎖，我們使用的是 redissonClient.getLock， 這是一個可重入鎖。
在加鎖的時候，寫入了一個 HASH 類型的值，key 是鎖名稱 zwt，field 是線程的名稱，而 value 是 1（即表示鎖的重入次數）。
點進 tryLock() 方法的 tryAcquire() 方法，再到->tryAcquireAsync() 再到->tryLockInnerAsync()，
終于見到廬山真面目了，原來它最終也是通過 Lua 腳本來實作的。
<T> RFuture<T> tryLockInnerAsync (long leaseTime, TimeUnit unit, long threadId, RedisStrictCommand<T> command) { internalLockLeaseTime = unit. toMillis( leaseTime); return commandExecutor . evalWriteAsync getName(), LongCodec . INSTANCE, command, "if (redis.call( 'exists', KEYS[1]) == 0) then" + "redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1);" + "redis. call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);" + "return nil;" + "end; " + "if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then "redis. call( 'hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1);" + "redis. call( 'pexpire', KEYS[1], ARGV[1]);" + "return nil;" + "end;" + "return redis.call('pttl', KEYS[1]);", Collections.<~>singLetonL ist(getName()), internalLockLeaseTime, getLockName (threadId)); } Lua腳本拉出來分析一下: // KEYS[1] 鎖名稱 updateAccount // ARGV[1] key 過期時間 10000ms // ARGV[2] 線程名稱 // 鎖名稱不存在 if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then // 建立一個 hash，key=鎖名稱，field=線程名，value=1 redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); // 設定 hash 的過期時間 redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); return nil; end; // 鎖名稱存在，判斷是否目前線程持有的鎖 if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then // 如果是，value+1，代表重入次數+1 redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); // 重新獲得鎖，需要重新設定 Key 的過期時間 redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); return nil; end; // 鎖存在，但是不是目前線程持有，傳回過期時間（毫秒） return redis.call('pttl', KEYS[1]); unlock() 中的 unlockInnerAsync() 釋放鎖，同樣也是通過 Lua 腳本實作。 // KEYS[1] 鎖的名稱 updateAccount // KEYS[2] 頻道名稱 redisson_lock__channel:{updateAccount} // ARGV[1] 釋放鎖的消息 0 // ARGV[2] 鎖釋放時間 10000 // ARGV[3] 線程名稱 // 鎖不存在（過期或者已經釋放了） if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then // 釋出鎖已經釋放的消息 redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); return 1; end; // 鎖存在，但是不是目前線程加的鎖 if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[3]) == 0) then return nil; end; // 鎖存在，是目前線程加的鎖 // 重入次數-1 local counter = redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[3], -1); // -1 後大于 0，說明這個線程持有這把鎖還有其他的任務需要執行 if (counter > 0) then // 重新設定鎖的過期時間 redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[2]); return 0; else // -1 之後等于 0，現在可以删除鎖了 redis.call('del', KEYS[1]); // 删除之後釋出釋放鎖的消息 redis.call('publish', KEYS[2], ARGV[1]); return 1; end; // 其他情況傳回 nil return nil; - 業務沒執行完，鎖到期了怎麼辦，這個由watchdog來保障。
- 叢集模式下，如果對多個master加鎖，導緻重複加鎖怎麼辦，Redission會自動選擇同一個 master。
- 業務沒執行完，Redis master挂掉了怎麼辦，沒關系，Redis slave還有這個資料。
RedLock
名字由來
RedLock 的中文是直譯過來的，就叫紅鎖。
紅鎖并非是一個工具，而是 Redis 官方提出的一種分布式鎖的算法。
我們知道如果采用單機部署模式，會存在單點問題，隻要 redis 故障了，加鎖就不行了。
如果采用 master-slave 模式，加鎖的時候隻對一個節點加鎖，
即便通過 sentinel 做了高可用，但是如果 master 節點故障了，發生主從切換，
此時就會有可能出現鎖丢失的問題。
基于以上的考慮，其實 redis 的作者 Antirez 也考慮到這個問題，他提出了一個 RedLock 的算法。
算法實作
通過以下步驟擷取一把鎖： 1.擷取目前時間戳，機關是毫秒 2.輪流嘗試在每個 master 節點上建立鎖，過期時間設定較短，一般就幾十毫秒 3.嘗試在大多數節點上建立一個鎖，比如5個節點就要求是3個節點（n / 2 +1） 4.用戶端計算建立好鎖的時間，如果建立鎖的時間小于逾時時間，就算建立成功了 5.要是鎖建立失敗了，那麼就依次删除這個鎖 6.隻要别人建立了一把分布式鎖，你就得不斷輪詢去嘗試擷取鎖 RLock lock1 = redissonInstance1. getLock("lock1"); RLock lock2 = redissonInstance2. getLock("lock2"); RLock 1ock3 = redissonInstance3. getLock("lock3"); RedissonRedLock lock = new RedissonRedlock(lock1, lock2, lock3); //同時加鎖。lock1 lock2 lock3 //紅鎖在大部分節點上加鎖成功就算成功。 lock.lock(); //………… lock.unlock(); Zookeeper寫法（Curator）
擷取鎖
Client1 得到了鎖，Client2 監聽了 Lock1，Client3 監聽了 Lock2。這恰恰形成了一個等待隊列
釋放鎖
1.任務完成，用戶端顯示釋放
當任務完成時，Client1 會顯示調用删除節點 Lock1 的指令。
2.任務執行過程中，用戶端崩潰
獲得鎖的 Client1 在任務執行過程中，如果 Duang 的一聲崩潰，則會斷開與 Zookeeper 服務端的連結。
根據臨時節點的特性，相關聯的節點 Lock1 會随之自動删除。
Client2 一直監聽着 Lock1 的存在狀态，當 Lock1 節點被删除，Client2 會立刻收到通知。
這時候 Client2 會再次查詢 ParentLock 下面的所有節點，确認自己建立的節點 Lock2 是不是目前最小的節點。
如果是最小，則 Client2 順理成章獲得了鎖。
Curator
在 Apache 的開源架構 Apache Curator 中，包含了對 Zookeeper 分布式鎖的實作。
<dependency> <groupId>org.apache.curator</groupId> <artifactId>curator-recipes</artifactId> <version>4.3.0</version> </dependency> Curator的幾種鎖的實作
- InterProcessMutex：分布式可重入排它鎖
- InterProcessSemaphoreMutex：分布式排它鎖
- InterProcessMultiLock：将多個鎖作為單個實體管理的容器
public class ZkDistributedLock implements DistributedLock { private final CuratorF ramework client; public ZkDistributedLock ( CuratorFramework client) { this.client = client; } @override public void acquire(String key) throws Exception { InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, key); lock.acquire(); } @Override public boolean acquire(String key, long maxwait, TimeUnit waitunit) throws Exception{ InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, key); return lock.acquire (maxWait, waitUnit); } @Override public void release(String key) throws Exception { InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, key); lock. release(); } } 總結
zookeeper 天生設計定位就是分布式協調，強一緻性，鎖很健壯。
如果擷取不到鎖，隻需要添加一個監聽器就可以了，不用一直輪詢，性能消耗較小。
缺點： 在高請求高并發下，系統瘋狂的加鎖釋放鎖，最後 zk 承受不住這麼大的壓力可能會存在當機的風險。
zk 鎖性能比 redis 低的原因：zk 中的角色分為 leader，flower，
每次寫請求隻能請求 leader，leader 會把寫請求廣播到所有 flower，
如果 flower 都成功才會送出給 leader，在加鎖的時候是一個寫請求，
當寫請求很多時，zk 會有很大的壓力，最後導緻伺服器響應很慢。
redis 鎖實作簡單，了解邏輯簡單，性能好，可以支撐高并發的擷取、釋放鎖操作。
缺點： Redis 容易單點故障，叢集部署，并不是強一緻性的，鎖的不夠健壯；
key 的過期時間設定多少不明确，隻能根據實際情況調整；
需要自己不斷去嘗試擷取鎖，比較消耗性能。
最後不管 redis 還是 zookeeper，它們都應滿足分布式鎖的特性：
- 具備可重入特性（已經獲得鎖的線程在執行的過程中不需要再次獲得鎖）
- 異常或者逾時自動删除，避免死鎖
- 互斥性，隻有一個用戶端能夠持有鎖
- 分布式環境下高性能、高可用、容錯機制
各有千秋，具體業務場景具體使用。