分布式鎖三種實(shí)現(xiàn)方式：

1. 基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)分布式鎖；

2. 基于緩存（redis等）實(shí)現(xiàn)分布式鎖；

3. 基于Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖；

一， 基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)分布式鎖

1. 悲觀鎖

利用select … where … for update 排他鎖

注意: 其他附加功能與實(shí)現(xiàn)一基本一致，這里需要注意的是“where name=lock ”，name字段必須要走索引，否則會(huì)鎖表。有些情況下，比如表不大，MySQL優(yōu)化器會(huì)不走這個(gè)索引，導(dǎo)致鎖表問題。

2. 樂觀鎖

所謂樂觀鎖與前邊最大區(qū)別在于基于CAS思想，是不具有互斥性，不會(huì)產(chǎn)生鎖等待而消耗資源，操作過程中認(rèn)為不存在并發(fā)沖突，只有update version失敗后才能覺察到。我們的搶購、秒殺就是用了這種實(shí)現(xiàn)以防止超賣。通過增加遞增的版本號(hào)字段實(shí)現(xiàn)樂觀鎖

二， 基于緩存（Redis等）實(shí)現(xiàn)分布式鎖

1. 使用命令介紹：（1）SETNXSETNX key val：當(dāng)且僅當(dāng)key不存在時(shí)，set一個(gè)key為val的字符串，返回1；若key存在，則什么都不做，返回0。（2）expireexpire key timeout：為key設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，單位為second，超過這個(gè)時(shí)間鎖會(huì)自動(dòng)釋放，避免死鎖。（3）deletedelete key：刪除key

在使用Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的時(shí)候，主要就會(huì)使用到這三個(gè)命令。

2. 實(shí)現(xiàn)思想：（1）獲取鎖的時(shí)候，使用setnx加鎖，并使用expire命令為鎖添加一個(gè)超時(shí)時(shí)間，超過該時(shí)間則自動(dòng)釋放鎖，鎖的value值為一個(gè)隨機(jī)生成的UUID，通過此在釋放鎖的時(shí)候進(jìn)行判斷。（2）獲取鎖的時(shí)候還設(shè)置一個(gè)獲取的超時(shí)時(shí)間，若超過這個(gè)時(shí)間則放棄獲取鎖。（3）釋放鎖的時(shí)候，通過UUID判斷是不是該鎖，若是該鎖，則執(zhí)行delete進(jìn)行鎖釋放。

3. 分布式鎖的簡單實(shí)現(xiàn)代碼：

  1 /**
  2  * 分布式鎖的簡單實(shí)現(xiàn)代碼  4  */
  5 public class DistributedLock {
  6 
  7     private final JedisPool jedisPool;
  8 
  9     public DistributedLock(JedisPool jedisPool) {
 10         this.jedisPool = jedisPool;
 11     }
 12 
 13     /**
 14      * 加鎖
 15      * @param lockName       鎖的key
 16      * @param acquireTimeout 獲取超時(shí)時(shí)間
 17      * @param timeout        鎖的超時(shí)時(shí)間
 18      * @return 鎖標(biāo)識(shí)
 19      */
 20     public String lockWithTimeout(String lockName, long acquireTimeout, long timeout) {
 21         Jedis conn = null;
 22         String retIdentifier = null;
 23         try {
 24             // 獲取連接
 25             conn = jedisPool.getResource();
 26             // 隨機(jī)生成一個(gè)value
 27             String identifier = UUID.randomUUID().toString();
 28             // 鎖名，即key值
 29             String lockKey = "lock:" + lockName;
 30             // 超時(shí)時(shí)間，上鎖后超過此時(shí)間則自動(dòng)釋放鎖
 31             int lockExpire = (int) (timeout / 1000);
 32 
 33             // 獲取鎖的超時(shí)時(shí)間，超過這個(gè)時(shí)間則放棄獲取鎖
 34             long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
 35             while (System.currentTimeMillis() < end) {
 36                 if (conn.setnx(lockKey, identifier) == 1) {
 37                     conn.expire(lockKey, lockExpire);
 38                     // 返回value值，用于釋放鎖時(shí)間確認(rèn)
 39                     retIdentifier = identifier;
 40                     return retIdentifier;
 41                 }
 42                 // 返回-1代表key沒有設(shè)置超時(shí)時(shí)間，為key設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間
 43                 if (conn.ttl(lockKey) == -1) {
 44                     conn.expire(lockKey, lockExpire);
 45                 }
 46 
 47                 try {
 48                     Thread.sleep(10);
 49                 } catch (InterruptedException e) {
 50                     Thread.currentThread().interrupt();
 51                 }
 52             }
 53         } catch (JedisException e) {
 54             e.printStackTrace();
 55         } finally {
 56             if (conn != null) {
 57                 conn.close();
 58             }
 59         }
 60         return retIdentifier;
 61     }
 62 
 63     /**
 64      * 釋放鎖
 65      * @param lockName   鎖的key
 66      * @param identifier 釋放鎖的標(biāo)識(shí)
 67      * @return
 68      */
 69     public boolean releaseLock(String lockName, String identifier) {
 70         Jedis conn = null;
 71         String lockKey = "lock:" + lockName;
 72         boolean retFlag = false;
 73         try {
 74             conn = jedisPool.getResource();
 75             while (true) {
 76                 // 監(jiān)視lock，準(zhǔn)備開始事務(wù)
 77                 conn.watch(lockKey);
 78                 // 通過前面返回的value值判斷是不是該鎖，若是該鎖，則刪除，釋放鎖
 79                 if (identifier.equals(conn.get(lockKey))) {
 80                     Transaction transaction = conn.multi();
 81                     transaction.del(lockKey);
 82                     List<Object> results = transaction.exec();
 83                     if (results == null) {
 84                         continue;
 85                     }
 86                     retFlag = true;
 87                 }
 88                 conn.unwatch();
 89                 break;
 90             }
 91         } catch (JedisException e) {
 92             e.printStackTrace();
 93         } finally {
 94             if (conn != null) {
 95                 conn.close();
 96             }
 97         }
 98         return retFlag;
 99     }
100 }

4. 測試剛才實(shí)現(xiàn)的分布式鎖

例子中使用50個(gè)線程模擬秒殺一個(gè)商品，使用–運(yùn)算符來實(shí)現(xiàn)商品減少，從結(jié)果有序性就可以看出是否為加鎖狀態(tài)。

模擬秒殺服務(wù)，在其中配置了jedis線程池，在初始化的時(shí)候傳給分布式鎖，供其使用。

public class Service {

    private static JedisPool pool = null;

    private DistributedLock lock = new DistributedLock(pool);

    int n = 500;

    static {
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        // 設(shè)置最大連接數(shù)
        config.setMaxTotal(200);
        // 設(shè)置最大空閑數(shù)
        config.setMaxIdle(8);
        // 設(shè)置最大等待時(shí)間
        config.setMaxWaitMillis(1000 * 100);
        // 在borrow一個(gè)jedis實(shí)例時(shí)，是否需要驗(yàn)證，若為true，則所有jedis實(shí)例均是可用的
        config.setTestOnBorrow(true);
        pool = new JedisPool(config, "127.0.0.1", 6379, 3000);
    }

    public void seckill() {
        // 返回鎖的value值，供釋放鎖時(shí)候進(jìn)行判斷
        String identifier = lock.lockWithTimeout("resource", 5000, 1000);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "獲得了鎖");
        System.out.println(--n);
        lock.releaseLock("resource", identifier);
    }
}

模擬線程進(jìn)行秒殺服務(wù);

public class ThreadA extends Thread {
    private Service service;

    public ThreadA(Service service) {
        this.service = service;
    }

    @Override
    public void run() {
        service.seckill();
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Service service = new Service();
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            ThreadA threadA = new ThreadA(service);
            threadA.start();
        }
    }
}

結(jié)果如下，結(jié)果為有序的：

若注釋掉使用鎖的部分：

public void seckill() {
    // 返回鎖的value值，供釋放鎖時(shí)候進(jìn)行判斷
    //String indentifier = lock.lockWithTimeout("resource", 5000, 1000);
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "獲得了鎖");
    System.out.println(--n);
    //lock.releaseLock("resource", indentifier);
}

從結(jié)果可以看出，有一些是異步進(jìn)行的：

三， 基于Zookeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖

ZooKeeper是一個(gè)為分布式應(yīng)用提供一致性服務(wù)的開源組件，它內(nèi)部是一個(gè)分層的文件系統(tǒng)目錄樹結(jié)構(gòu)，規(guī)定同一個(gè)目錄下只能有一個(gè)唯一文件名。基于ZooKeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖的步驟如下：

（1）創(chuàng)建一個(gè)目錄mylock；（2）線程A想獲取鎖就在mylock目錄下創(chuàng)建臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)；（3）獲取mylock目錄下所有的子節(jié)點(diǎn)，然后獲取比自己小的兄弟節(jié)點(diǎn)，如果不存在，則說明當(dāng)前線程順序號(hào)最小，獲得鎖；（4）線程B獲取所有節(jié)點(diǎn)，判斷自己不是最小節(jié)點(diǎn)，設(shè)置監(jiān)聽比自己次小的節(jié)點(diǎn)；（5）線程A處理完，刪除自己的節(jié)點(diǎn)，線程B監(jiān)聽到變更事件，判斷自己是不是最小的節(jié)點(diǎn)，如果是則獲得鎖。

這里推薦一個(gè)Apache的開源庫Curator，它是一個(gè)ZooKeeper客戶端，Curator提供的InterProcessMutex是分布式鎖的實(shí)現(xiàn)，acquire方法用于獲取鎖，release方法用于釋放鎖。

實(shí)現(xiàn)源碼如下：

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.retry.RetryNTimes;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 分布式鎖Zookeeper實(shí)現(xiàn)
 *
 */
@Slf4j
@Component
public class ZkLock implements DistributionLock {
private String zkAddress = "zk_adress";
    private static final String root = "package root";
    private CuratorFramework zkClient;

    private final String LOCK_PREFIX = "/lock_";

    @Bean
    public DistributionLock initZkLock() {
        if (StringUtils.isBlank(root)) {
            throw new RuntimeException("zookeeper 'root' can't be null");
        }
        zkClient = CuratorFrameworkFactory
                .builder()
                .connectString(zkAddress)
                .retryPolicy(new RetryNTimes(2000, 20000))
                .namespace(root)
                .build();
        zkClient.start();
        return this;
    }

    public boolean tryLock(String lockName) {
        lockName = LOCK_PREFIX+lockName;
        boolean locked = true;
        try {
            Stat stat = zkClient.checkExists().forPath(lockName);
            if (stat == null) {
                log.info("tryLock:{}", lockName);
                stat = zkClient.checkExists().forPath(lockName);
                if (stat == null) {
                    zkClient
                            .create()
                            .creatingParentsIfNeeded()
                            .withMode(CreateMode.EPHEMERAL)
                            .forPath(lockName, "1".getBytes());
                } else {
                    log.warn("double-check stat.version:{}", stat.getAversion());
                    locked = false;
                }
            } else {
                log.warn("check stat.version:{}", stat.getAversion());
                locked = false;
            }
        } catch (Exception e) {
            locked = false;
        }
        return locked;
    }

    public boolean tryLock(String key, long timeout) {
        return false;
    }

    public void release(String lockName) {
        lockName = LOCK_PREFIX+lockName;
        try {
            zkClient
                    .delete()
                    .guaranteed()
                    .deletingChildrenIfNeeded()
                    .forPath(lockName);
            log.info("release:{}", lockName);
        } catch (Exception e) {
            log.error("刪除", e);
        }
    }

    public void setZkAddress(String zkAddress) {
        this.zkAddress = zkAddress;
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：具備高可用、可重入、阻塞鎖特性，可解決失效死鎖問題。

缺點(diǎn)：因?yàn)樾枰l繁的創(chuàng)建和刪除節(jié)點(diǎn)，性能上不如Redis方式。

四，對(duì)比

數(shù)據(jù)庫分布式鎖實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：

1.db操作性能較差，并且有鎖表的風(fēng)險(xiǎn)2.非阻塞操作失敗后，需要輪詢，占用cpu資源;3.長時(shí)間不commit或者長時(shí)間輪詢，可能會(huì)占用較多連接資源

Redis(緩存)分布式鎖實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：

1.鎖刪除失敗 過期時(shí)間不好控制2.非阻塞，操作失敗后，需要輪詢，占用cpu資源;

ZK分布式鎖實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：性能不如redis實(shí)現(xiàn)，主要原因是寫操作（獲取鎖釋放鎖）都需要在Leader上執(zhí)行，然后同步到follower。

總之：ZooKeeper有較好的性能和可靠性。

從理解的難易程度角度（從低到高）數(shù)據(jù)庫 > 緩存 > Zookeeper

從實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性角度（從低到高）Zookeeper >= 緩存 > 數(shù)據(jù)庫

從性能角度（從高到低）緩存 > Zookeeper >= 數(shù)據(jù)庫

從可靠性角度（從高到低）Zookeeper > 緩存 > 數(shù)據(jù)庫

轉(zhuǎn)自：https://www.cnblogs.com/barrywxx/p/11644803.html