zookeeper（3）分布式锁

在一个分布式系统中，如何保证一个操作，同一时间只有一个线程可以执行，这就是分布式锁的使用场景，同一时间，只有一个线程可以获得锁的使用权。

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如何实现一个分布式锁？

实现一个分布式锁，可以有以下3种方法。

一、基于数据库实现分布式锁。

1、在MySQL中，使用悲观锁"select from t where id = for update"可以对行数据进行加锁，来实现分布式锁。
2、同一个时间内，只会有一个线程加锁成功，其他线程必须等待。
3、数据库要保证是全局的，每一把锁所对应的行数据也是唯一的。

优点：

1、实现简单，方便。

缺点：

1、基于数据库的悲观锁，性能比较差。
2、等待中的线程是自旋的或者等待状态，需要等待持有锁的线程处理完，多个线程再一起去竞争同一把锁。
3、异常无法处理，当持有锁的线程还没有释放锁，意外退出，锁资源将无法释放，应用程序将无法继续进行。

二、基于redis实现的分布式锁。

1、使用redis的setnx命令，可以模拟分布式锁，setnx保证操作一个key值，如果没有则返回true，如果存在则返回false。
2、为了解决程序意外退出导致无法释放锁资源，需要给key增加一个超时时间。
3、redis提供了带参数的命令，可以保证设置key值和设置超时时间这2个操作的原子性

SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

4、假如有如下情况：

A获取了锁，设置了超时时间为10秒，但是A执行了15秒，在10秒的时候锁失效了。
B在11秒的时候获取了锁，执行了5秒，那么A在15秒的时候会误删掉B的锁。

为了解决以上问题，每个加锁的线程都需要设置自己的value值，当删除的时候也要校验是自己的锁，才可以删除。

优点：

1、实现简单，方便。
2、基于redis的高性能，效率高。

缺点：

1、无法解决超时锁失效问题，逻辑处理的时间超过了设置的超时时间，那么这个时候就会导致，另一个也可以拿到锁继续执行。

为了解决这个问题，一般的方法是启动一个守护线程，时刻监控失效时间，当锁时间超过一定的执行时间比例之后，自动续约一定的时间，当然这个总时间是有最大阈值限制的。

2、等待中的线程是自旋的后者等待状态，需要等待持有锁的线程处理完，多个线程再一起去竞争同一把锁。

三、zookeeper实现分布式锁

方式1：悲观锁

1、使用临时节点实现分布式锁，第一个创建临时节点成功的线程，获取锁成功。
2、其他创建临时节点的线程会失败，那么监听锁的临时节点。
3、当锁释放的时候，删除临时节点，会通知到监听的线程，收到通知的线程继续尝试创建临时锁节点，谁创建成功谁获得锁。

优点：

解决了锁失效问题，通知机制可以完美解决，即使创建临时节点的线程挂掉，临时节点会自动删除。

缺点：

1、当有大量线程，等待锁资源的时候，锁资源释放会涉及到大量的通知，并且大量的线程需要一起竞争锁资源。

方式2：乐观锁

1、在一个目录下，各个线程创建顺序的临时节点，节点编号1、2、3、4、5等。
2、目录下创建的节点最小的线程获取锁。
3、等待锁资源的线程，不再一起全部监听锁节点，而是只监听比自己小的上一个节点。
4、当监听的比自己小的锁节点被删除后，继续改为监听上一个比自己小的节点。
4、当锁释放的时候，只需要通知监听锁节点的一个获几个线程，避免了大量的通知。

zookeeper实现的乐观锁，是比较合理的分布式锁方式，感兴趣的朋友可以用代码实现一下。