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首先分布式鎖和我們平常講到的鎖原理基本一樣，目的就是確定在多個線程并發時，隻有一個線程在同一刻操作這個業務或者說方法、變量。
在一個程序中，也就是一個JVM或者說應用中，我們很容易去處理控制，在jdk java.util并發包中已經為我們提供了這些方法去加鎖，比如synchronized關鍵字或者Lock鎖，都可以處理。
但是我們現在的應用程式如果隻部署一台伺服器，那并發量是很差的，如果同時有上萬的請求那麼很有可能造成伺服器壓力過大，而癱瘓。
想想雙十一和三十晚上十點分支付寶紅包等業務場景，自然需要用到多台伺服器去同時處理這些業務，那麼這些服務可能會有上百台同時處理。
但是請我們大家想一想，如果有100台伺服器要處理分紅包的業務，現在假設有1億的紅包，1千萬個人分，金額随機，那麼這個業務場景下是不是必須確定這1千萬個人最後分的紅包金額總和等于1億。
如果處理不好，每人分到100萬，那馬雲爸爸估計大年初一，就得宣布破産了~~
正常鎖會造成什麼情況？
首先說一下我們為什麼要搞叢集，簡單了解就是，需求量（請求并發量）變大了，一個勞工處理能力有限，那就多招一些勞工來一起處理。
假設1千萬個請求平均配置設定到100台伺服器上，每個伺服器接收10w的請求（這10w個請求并不是在同一秒中來的，可能是在1、2個小時内，可以聯想下我們三十晚上開紅包，等到10點20開始，有的人立馬開了，有的人是不是等到12點了才想起來~）
那這樣的話，平均到每一秒上的請求也就不到1千個，這種壓力一般的伺服器還是可以承受的。
第一個請求到來後，是不是需要在1億裡面給他分一部分錢，金額随機，假設第一個人分到了100，那是不是要在這1億中減去100塊，剩下99999900塊~
第二個使用者再來分，金額随機，這次分200塊，那是不是就需要在剩下的99999900塊中再減去200塊，剩下99999700塊。
等到第10w個使用者來，一看還有1000w，那這1000w全成他的了。
等于是在每個伺服器中去分1億，也就是10w個使用者分了一個億，最後總計有100個伺服器，要分100億。
如果真這樣了，雖說馬雲爸爸不會破産（據最新統計馬雲有2300億人民币），那分紅包的開發項目組，以及産品經理，可以GG了~
簡化結構圖如下：
分布式鎖怎麼去處理？
那麼為了解決這個問題，讓1000萬使用者隻分1億，而不是100億，這個時候分布式鎖就派上用處了。
分布式鎖可以把整個叢集就當作是一個應用一樣去處理，那麼也就需要這個鎖，要獨立于每一個服務之外，而不是在服務裡面。
假設第一個伺服器接收到使用者1的請求後，那麼這個時候，他就不能隻在自己的應用中去判斷還有多少錢可以分了，而需要去外部請求專門負責管理這1億紅包的人（服務），問他：哎，我這裡要分100塊，給我100。
管理紅包的妹子（服務）一看，還有1個億，那好，給你100塊，然後剩下99999900塊。
第二個請求到來後，被伺服器2擷取，繼續去詢問，管理紅包的妹子，我這邊要分10塊，管理紅包的妹子先查了下還有99999900，那就說：好，給你10塊。那就剩下99999890塊。
等到第1000w個請求到來後，伺服器100拿到請求，繼續去詢問，管理紅包的妹子，你要100，妹子翻了翻白眼，對你說，就剩1塊了，愛要不要，那這個時候就隻能給你1塊了（1塊也是錢啊，買根辣條還是可以的）。
這些請求編号1、2不代表執行的先後順序，正式的場景下，應該是100台伺服器每個伺服器持有一個請求去通路負責管理紅包的妹子（服務），那在管紅包的妹子那裡同時會接收到100個請求，這個時候就需要在負責紅包的妹子那裡加個鎖就可以了（抛繡球），你們100個伺服器誰拿到鎖（搶到繡球），誰就進來和我談，我給你分，其他人就等着去吧。
經過上面的分布式鎖的處理後，馬雲爸爸終于放心了，決定給紅包團隊每人加一個雞腿。
簡化的結構圖如下：
分布式鎖的實作有哪些？
說到分布式鎖的實作，還是有很多的，有資料庫方式的，有Redis分布式鎖，有ZooKeeper分布式鎖等等。
我們如果采用Redis作為分布式鎖，那麼上圖中負“責紅包的妹子（服務）”，就可以替換成Redis，請自行腦補。
為什麼Redis可以實作分布式鎖？
首先Redis是單線程的，這裡的單線程指的是網絡請求子產品使用了一個線程（是以不需考慮并發安全性），即一個線程處理所有網絡請求，其他子產品仍用了多個線程。
在實際的操作中過程大緻是這樣子的：
伺服器1要去通路發紅包的妹子，也就是Redis，那麼他會在Redis中通過"setnx key value"操作設定一個key進去，value是啥不重要，重要的是要有一個key，也就是一個标記，而且這個key你愛叫啥叫啥，隻要所有的伺服器設定的key相同就可以。
假設我們設定一個，如下圖：
那麼我們可以看到會傳回一個1，那就代表了成功。
如果再來一個請求去設定同樣的key，如下圖：
這個時候會傳回0，那就代表失敗了。
那麼我們就可以通過這個操作去判斷是不是目前可以拿到鎖，或者說可以去通路“負責發紅包的妹子”，如果傳回1，那我就開始去執行後面的邏輯，如果傳回0，那就說明已經被人占用了，我就要繼續等待。
當伺服器1拿到鎖之後，進行了業務處理，完成後，還需要釋放鎖，如下圖所示：
删除成功傳回1，那麼其他的伺服器就可以繼續重複上面的步驟去設定這個key，以達到擷取鎖的目的。
當然以上的操作是在Redis用戶端直接進行的，通過程式調用的話，肯定就不能這麼寫，比如Java就需要通過Jedis去調用，但是整個處理邏輯基本都是一樣的。
通過上面的方式，我們好像是解決了分布式鎖的問題，但是想想還有沒有什麼問題呢？
對，問題還是有的，可能會有死鎖的問題發生，比如伺服器1設定完之後，擷取了鎖之後，忽然發生了當機。
那後續的删除key操作就沒法執行，這個key會一直在Redis中存在，其他伺服器每次去檢查，都會傳回0，他們都會認為有人在使用鎖，我需要等。
為了解決這個死鎖的問題，我們就就需要給key設定有效期了。
設定的方式有2種：
- 第一種就是在set完key之後，直接設定key的有效期"expire key timeout"，為key設定一個逾時時間，機關為second，超過這個時間鎖會自動釋放，避免死鎖。
這種方式相當于，把鎖持有的有效期，交給了Redis去控制。如果時間到了，你還沒有給我删除key，那Redis就直接給你删了，其他伺服器就可以繼續去setnx擷取鎖。
- 第二種方式，就是把删除key權利交給其他的伺服器，那這個時候就需要用到value值了，比如伺服器1，設定了value也就是timeout為目前時間+1秒，這個時候伺服器2通過get發現時間已經超過系統目前時間了，那就說明伺服器1沒有釋放鎖，伺服器1可能出問題了，
伺服器2就開始執行删除key操作，并且繼續執行setnx操作。
但是這塊有一個問題，也就是，不光你伺服器2可能會發現伺服器1逾時了，伺服器3也可能會發現，如果剛好，伺服器2，setnx操作完成，伺服器3就接着删除，是不是伺服器3也可以setnx成功了？
那就等于是伺服器2和伺服器3都拿到鎖了，那就問題大了。這個時候怎麼辦呢？
這個時候需要用到“GETSET key value”指令了。這個指令的意思就是擷取目前key的值，并且設定新的值。
假設伺服器2發現key過期了，開始調用getset指令，然後用擷取的時間判斷是否過期，如果擷取的時間仍然是過期的，那就說明拿到鎖了。
如果沒有，則說明在服務2執行getset之前，伺服器3可能也發現鎖過期了，并且在伺服器2之前執行了getset操作，重新設定了過期時間。
那麼伺服器2就需要放棄後續的操作，繼續等待伺服器3釋放鎖或者去監測key的有效期是否過期。
這塊其實有一個小問題是，伺服器3已經修改了有效期，拿到鎖之後，伺服器2，也修改了有效期，但是沒能拿到鎖，但是這個有效期的時間已經被在伺服器3的基礎上有增加一些，但是這種影響其實還是很小的，幾乎可以忽略不計。
為什麼ZooKeeper可以實作分布式鎖？
百度百科是這麼介紹的：ZooKeeper是一個分布式的，開放源碼的分布式應用程式協調服務，是Google的Chubby一個開源的實作，是Hadoop和Hbase的重要元件。
那對于我們初次認識的人，可以了解成ZooKeeper就像是我們的電腦檔案系統，我們可以在d盤中建立檔案夾a，并且可以繼續在檔案夾a中建立檔案夾a1、a2。
那我們的檔案系統有什麼特點？那就是同一個目錄下檔案名稱不能重複，同樣ZooKeeper也是這樣的。
在ZooKeeper所有的節點，也就是檔案夾稱作Znode，而且這個Znode節點是可以存儲資料的。
我們可以通過“create/zkjjj nice”來建立一個節點，這個指令就表示，在跟目錄下建立一個zkjjj的節點，值是nice。同樣這裡的值，和我在前面說的redis中的一樣，沒什麼意義，你随便給。
另外ZooKeeper可以建立4種類型的節點，分别是：
- 持久性節點
- 持久性順序節點
- 臨時性節點
- 臨時性順序節點
首先說下持久性節點和臨時性節點的差別，持久性節點表示隻要你建立了這個節點，那不管你ZooKeeper的用戶端是否斷開連接配接，ZooKeeper的服務端都會記錄這個節點。
臨時性節點剛好相反，一旦你ZooKeeper用戶端斷開了連接配接，那ZooKeeper服務端就不再儲存這個節點。
再說下順序性節點，順序性節點是指，在建立節點的時候，ZooKeeper會自動給節點編号比如0000001、0000002這種的。
最後說下，ZooKeeper有一個監聽機制，用戶端注冊監聽它關心的目錄節點，當目錄節點發生變化（資料改變、被删除、子目錄節點增加删除）等，ZooKeeper會通知用戶端。
下面我們繼續結合我們上面的分紅包場景，描述下在ZooKeeper中如何加鎖。
假設伺服器1，建立了一個節點/zkjjj，成功了，那伺服器1就擷取了鎖，伺服器2再去建立相同的鎖，那麼他就會失敗，這個時候他就就隻能監聽這個節點的變化。
等到伺服器1，處理完業務，删除了節點後，他就會得到通知，然後去建立同樣的節點，擷取鎖處理業務，再删除節點，後續的100台伺服器與之類似。
注意這裡的100台伺服器并不是挨個去執行上面的建立節點的操作，而是并發的，當伺服器1建立成功，那麼剩下的99個就都會注冊監聽這個節點，等通知，以此類推。
但是大家有沒有注意到，這裡還是有問題的，還是會有死鎖的情況存在，對不對？
當伺服器1建立了節點後挂了，沒能删除，那其他99台伺服器就會一直等通知，那就完蛋了。
這個時候呢，就需要用到臨時性節點了，我們前面說過了，臨時性節點的特點是用戶端一旦斷開，就會丢失，也就是當伺服器1建立了節點後，如果挂了。
那這個節點會自動被删除，這樣後續的其他伺服器，就可以繼續去建立節點，擷取鎖了。
但是我們可能還需要注意到一點，就是驚群效應：舉一個很簡單的例子,當你往一群鴿子中間扔一塊食物，雖然最終隻有一個鴿子搶到食物，但所有鴿子都會被驚動來争奪，沒有搶到……
就是當伺服器1節點有變化，會通知其餘的99個伺服器，但是最終隻有1個伺服器會建立成功，這樣98還是需要等待監聽，那麼為了處理這種情況，就需要用到臨時順序性節點。
大緻意思就是，之前是所有99個伺服器都監聽一個節點，現在就是每一個伺服器監聽自己前面的一個節點。
假設100個伺服器同時發來請求，這個時候會在/zkjjj節點下建立100個臨時順序性節點/zkjjj/000000001，/zkjjj/000000002，一直到/zkjjj/000000100，這個編号就等于是已經給他們設定了擷取鎖的先後順序了。
當001節點處理完畢，删除節點後，002收到通知，去擷取鎖，開始執行，執行完畢，删除節點，通知003~以此類推。
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原文釋出時間：2020-05-11
本文作者：隊長給我球
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