得不到你的心，就用“分布式锁”锁住你的人

- 日理万妓 2023-10-01 23:18 16阅读 0赞

### 前言 ###

今天来分享一下zookeeper分布式锁，分布式锁是为了解决在分布式环境下数据的一致性，在单体系统中，我们可以直接使用Java自带的锁来进行并发控制，比如 `synchronized` ， `Lock` 等，但是在分布式系统中，因为服务部署在多机或者多容器里面，所以不在一个JVM中，就不能使用Java自带的锁机制，所以就必须得使用分布式锁，实现分布式锁的方式有几种，如Redis可以实现，今天我们主要说Zookeeper实现分布式的原理。

在说zookeeper分布式锁之前，我们先来说一下zk的节点类型，Zookeeper数据结构就像树，由节点构成，节点叫做Znode，Znode分为四种类型。

#### 1.持久化节点（PERSISTENT） ####

默认的节点类型，客户端与zk断开连接后，节点依然存在

#### 2.持久化顺序节点（PERSISTENT——SEQUENTIAL） ####

在创建节点时zk根据创建的时间顺序对节点进行编号

![de5de6df0735d1d967e88ee1e489f3c4.png][]

#### 3.临时节点（EPHEMERAL） ####

当创建节点的客户端与zk断开连接后，临时节点会被删除

![cc4a5f5fef19e0fa8a40dff1f4104274.png][]

断开连接

![f8c11f1a839fab952768f7b8edcfe9e1.png][]

![18f1e98008388eb2b3e39ebedf6c228f.png][]

#### 临时顺序节点 ####

临时顺序节点结合和临时节点和顺序节点的特点：在创建节点时，Zookeeper 根据创建的时间顺序给该节点名称进行编号，当创建节点的客户端与 Zookeeper 断开连接后，临时节点会被删除。

### Zookeeper分布式锁原理 ###

zookeeper分布式锁运用了临时顺序节点的特点

#### 获取锁 ####

1.在 Zookeeper 当中创建一个节点 ParentLock，这个节点可以设置为临时节点，也可设置成持久节点，Curator内置的分布式锁使用的临时节点，当第一个客户端想要获得锁时，需要在 ParentLock 这个节点下面创建一个临时顺序节点 LockA。

![53cdbec36a4f3b93939e887a41495268.png][]

2.ClientA 查找 ParentLock 下面所有的临时顺序节点并排序，判断自己所创建的节点 LockA 是不是顺序最靠前的一个。如果是第一个节点，则成功获得锁。

![c36ae2c927313a23801d5ec1b18766af.png][]

3.这时候，如果再有一个客户端 ClientB 前来获取锁，则在 ParentLock 下载再创建一个临时顺序节点 LockB。

![adcf93489eb7bcf8632913249af79661.png][]

4.ClientB 查找 ParentLock 下面所有的临时顺序节点并排序，判断自己所创建的节点 LockB 是不是顺序最靠前的一个，结果不是，ClientB 向排序仅比它靠前的节点 LockA 注册 Watcher，用于监听 Lock1A节点是否存在。这意味着 Client2B抢锁失败，进入了等待状态。

![4d7f38a0545aa6d5d8b8028d6ba39176.png][]

5.这时候，如果又有一个客户端 ClientC前来获取锁，则在 ParentLock 下载再创建一个临时顺序节点 LockC。

![6068cdbab90deca319a19fe10cc017da.png][]

6.ClientC 查找 ParentLock 下面所有的临时顺序节点并排序，判断自己所创建的节点 LockC 是不是顺序最靠前的一个，结果同样发现节点 LockC并不是最小的。于是，ClientC向排序仅比它靠前的节点 LockB注册 Watcher，用于监听 LockB节点是否存在。这意味着 ClientC同样抢锁失败，进入了等待状态。

![a1e975a785bd700989c0b3edf8f1c3b3.png][]

这样一来，ClientA 得到了锁，ClientB监听了 LockA，ClientC监听了 LockB,形成了一个等待队列，

#### 释放锁 ####

任务完成，客户端显示释放

当任务完成时，ClientA 会显示调用删除节点 LockA 的指令。

![9169b56348c3981a32b5015aa01b2e40.png][]

任务执行过程中，客户端崩溃

获得锁的 ClientA 在任务执行过程中，如果崩溃，则会断开与 Zookeeper 服务端的链接。根据临时节点的特性，相关联的节点 LockA 会随之自动删除。

![3f14fe18f8d4255162c011b82b1249c3.png][]

由于 ClientB 一直监听着 LockA的存在状态，当 LockA节点被删除，ClientB会立刻收到通知。这时候 ClientB 会再次查询 ParentLock 下面的所有节点，确认自己创建的节点 LockB 是不是目前最小的节点。如果是最小，则 ClientB 顺理成章获得了锁。

![5f19563d45dd465120236908efca6436.png][]

### Curator使用分布式锁 ###

Curator是Zookeeper的Java客户端库，使用Curator能够更加方便轻松的使用Zookeeper，Curator内置了分布式锁供我们使用，下面我们使用代码演示一下Curator的分布式锁。

#### 配置CuratorFramework ####

CuratorFramework配置zookeeper连接，操作zookeeper服务需要使用CuratorFramework。

@Bean("curatorFramework")
    public CuratorFramework curatorFramework() {
        CuratorFramework curatorFramework = CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString("127.0.0.1:2181")
                .sessionTimeoutMs(10000)
                .connectionTimeoutMs(10000)
                .retryPolicy(new BoundedExponentialBackoffRetry(10000,30000, 3))
                .build();
        curatorFramework.start();
        return curatorFramework;
    }

#### 测试Controller ####

@RestController
    @AllArgsConstructor
    public class LockController {
    
        final CuratorFramework curatorFramework;
    
        @GetMapping("/testLock")
        public void testLock() throws Exception {
            InterProcessLock lock = new InterProcessMutex(curatorFramework, "/lock/order");
            try {
                //加锁
                boolean acquire = lock.acquire(20, TimeUnit.SECONDS);
                if (acquire){
                    System.out.println("---------------获取锁成功--------------- ");
                }else {
                    System.out.println("---------------获取锁失败--------------- ");
                }
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                //释放锁
                lock.release();
            }
        }
    }

#### 并发访问LockController的testLock接口，查看排队情况。 ####

从Zookeeper可是化工具中可以看出大量请求进行了排队，由此可以看出分布式锁使用成功。

![101f9ca2953107025f5e58b29470f261.png][]

### SpringBoot Zookeeper starter ###

如果直接使用代码的方式使用分布式锁，那么可能比较麻烦，那么我们可以使用注解的方式来封装一个starter，在SpringBoot项目中直接使用，之前基于Curator自定义了一个分布式锁的SpringBoot starter ， 直接引入即可,如下使用注解 `@U2Lock` 便可。

@GetMapping("/get")
    @U2Lock(lockName = "order-get",lockType = LockType.MUTEX_LOCK,requireTime = 5000)
    public Map<String,Object> lock(){
        Map<String,Object> map = new HashMap<>();
        if (count > 0){
            count--;
            map.put("order_num",count);
            return map;
        }
        map.put("msg","商品已售罄");
        return map;
    }

### U2Lock锁注解详情 ###

注解可以设置锁名称，所类型，默认为可重入排他锁 `InterProcessMutex` ，还有过期时间，代表在指定的时间内没有获取到锁，那么锁就过期了，将会自动删除锁。

/**
     * 锁注解
     */
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target({ElementType.METHOD})
    @Inherited
    public @interface U2Lock {
        /**
         * 锁名字
         */
        String lockName() default "";
        /**
         * 锁类型-默认为可重入排他锁
         * @return
         */
        LockType lockType() default LockType.MUTEX_LOCK;
        /**
         * 过期时间
         */
        long requireTime() default 30000;
        /**
         * 单位
         */
        TimeUnit unit() default TimeUnit.MILLISECONDS;
    }

U2Lock地址： https://gitee.com/steakliu/u2-lock/tree/master/zookeeper-distribute-lock-starter

关于zookeeper分布式锁的介绍和实战，就说到这里，感谢你的观看！

![223178474d8247fabf6d4382345f9ff6.jpeg][]

[de5de6df0735d1d967e88ee1e489f3c4.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/de5de6df0735d1d967e88ee1e489f3c4.png
[cc4a5f5fef19e0fa8a40dff1f4104274.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/cc4a5f5fef19e0fa8a40dff1f4104274.png
[f8c11f1a839fab952768f7b8edcfe9e1.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/f8c11f1a839fab952768f7b8edcfe9e1.png
[18f1e98008388eb2b3e39ebedf6c228f.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/18f1e98008388eb2b3e39ebedf6c228f.png
[53cdbec36a4f3b93939e887a41495268.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/53cdbec36a4f3b93939e887a41495268.png
[c36ae2c927313a23801d5ec1b18766af.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c36ae2c927313a23801d5ec1b18766af.png
[adcf93489eb7bcf8632913249af79661.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/adcf93489eb7bcf8632913249af79661.png
[4d7f38a0545aa6d5d8b8028d6ba39176.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/4d7f38a0545aa6d5d8b8028d6ba39176.png
[6068cdbab90deca319a19fe10cc017da.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/6068cdbab90deca319a19fe10cc017da.png
[a1e975a785bd700989c0b3edf8f1c3b3.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/a1e975a785bd700989c0b3edf8f1c3b3.png
[9169b56348c3981a32b5015aa01b2e40.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9169b56348c3981a32b5015aa01b2e40.png
[3f14fe18f8d4255162c011b82b1249c3.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/3f14fe18f8d4255162c011b82b1249c3.png
[5f19563d45dd465120236908efca6436.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/5f19563d45dd465120236908efca6436.png
[101f9ca2953107025f5e58b29470f261.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/101f9ca2953107025f5e58b29470f261.png
[223178474d8247fabf6d4382345f9ff6.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/223178474d8247fabf6d4382345f9ff6.jpeg