分布式锁的三种实现方式
来源：互联网 发布：洪瑛琦淘宝店铺 编辑：程序博客网 时间：2024/04/28 20:44
一、zookeeper
1、实现原理：
基于zookeeper瞬时有序节点实现的分布式锁，其主要逻辑如下（该图来自于IBM网站）。大致思想即为：每个客户端对某个功能加锁时，在zookeeper上的与该功能对应的指定节点的目录下，生成一个唯一的瞬时有序节点。判断是否获取锁的方式很简单，只需要判断有序节点中序号最小的一个。当释放锁的时候，只需将这个瞬时节点删除即可。同时，其可以避免服务宕机导致的锁无法释放，而产生的死锁问题。
2、优点
锁安全性高，zk可持久化
3、缺点
性能开销比较高。因为其需要动态产生、销毁瞬时节点来实现锁功能。
4、实现
可以直接采用zookeeper第三方库curator即可方便地实现分布式锁。以下为基于curator实现的zk分布式锁核心代码：
@Override public boolean tryLock(LockInfo info) { InterProcessMutex mutex = getMutex(info); int tryTimes = info.getTryTimes(); long tryInterval = info.getTryInterval(); boolean flag = true;// 代表是否需要重试 while (flag && --tryTimes >= 0) { try { if (mutex.acquire(info.getWaitLockTime(), TimeUnit.MILLISECONDS)) { LOGGER.info(LogConstant.DST_LOCK + "acquire lock successfully!"); flag = false; break; } } catch (Exception e) { LOGGER.error(LogConstant.DST_LOCK + "acquire lock error!", e); } finally { checkAndRetry(flag, tryInterval, tryTimes); } } return !flag;// 最后还需要重试，说明没拿到锁 }@Override public boolean releaseLock(LockInfo info) { InterProcessMutex mutex = getMutex(info); int tryTimes = info.getTryTimes(); long tryInterval = info.getTryInterval(); boolean flag = true;// 代表是否需要重试 while (flag && --tryTimes >= 0) { try { mutex.release(); LOGGER.info(LogConstant.DST_LOCK + "release lock successfully!"); flag = false; break; } catch (Exception e) { LOGGER.error(LogConstant.DST_LOCK + "release lock error!", e); } finally { checkAndRetry(flag, tryInterval, tryTimes); } } return !flag;// 最后还需要重试，说明没拿到锁 }/** * 获取锁。此处需要加同步，concurrentHashmap无法避免此处的同步问题 * @param info 锁信息 * @return 锁实例 */ private synchronized InterProcessMutex getMutex(LockInfo info) { InterProcessReadWriteLock lock = null; if (locksCache.get(info.getLock()) != null) { lock = locksCache.get(info.getLock()); } else { lock = new InterProcessReadWriteLock(client, BASE_DIR + info.getLock()); locksCache.put(info.getLock(), lock); } InterProcessMutex mutex = null; switch (info.getIsolate()) { case READ: mutex = lock.readLock(); break; case WRITE: mutex = lock.writeLock(); break; default: throw new IllegalArgumentException(); } return mutex; }/** * 判断是否需要重试 * @param flag 是否需要重试标志 * @param tryInterval 重试间隔 * @param tryTimes 重试次数 */ private void checkAndRetry(boolean flag, long tryInterval, int tryTimes) { try { if (flag) { Thread.sleep(tryInterval); LOGGER.info(LogConstant.DST_LOCK + "retry getting lock! now retry time left: " + tryTimes); } } catch (InterruptedException e) { LOGGER.error(LogConstant.DST_LOCK + "retry interval thread interruptted!", e); } } 二、memcached分布式锁
1、实现原理：
memcached带有add函数，利用add函数的特性即可实现分布式锁。add和set的区别在于：如果多线程并发set，则每个set都会成功，但最后存储的值以最后的set的线程为准。而add的话则相反，add会添加第一个到达的值，并返回true，后续的添加则都会返回false。利用该点即可很轻松地实现分布式锁。
2、优点
并发高效。
3、缺点
- （1）memcached采用列入LRU置换策略，所以如果内存不够，可能导致缓存中的锁信息丢失。
- （2）memcached无法持久化，一旦重启，将导致信息丢失。
三、redis分布式锁
redis分布式锁即可以结合zk分布式锁锁高度安全和memcached并发场景下效率很好的优点，可以利用jedis客户端实现。参考http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8740911
/** * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @version <b>1.0.0</b> */ public class RedisBillLockHandler implements IBatchBillLockHandler { private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(RedisBillLockHandler.class); private static final int DEFAULT_SINGLE_EXPIRE_TIME = 3; private static final int DEFAULT_BATCH_EXPIRE_TIME = 6; private final JedisPool jedisPool; /** * 构造 * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl */ public RedisBillLockHandler(JedisPool jedisPool) { this.jedisPool = jedisPool; } /** * 获取锁 如果锁可用 立即返回true， 否则返回false * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @param billIdentify * @return */ public boolean tryLock(IBillIdentify billIdentify) { return tryLock(billIdentify, 0L, null); } /** * 锁在给定的等待时间内空闲，则获取锁成功 返回true， 否则返回false * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @param billIdentify * @param timeout * @param unit * @return */ public boolean tryLock(IBillIdentify billIdentify, long timeout, TimeUnit unit) { String key = (String) billIdentify.uniqueIdentify(); Jedis jedis = null; try { jedis = getResource(); long nano = System.nanoTime(); do { LOGGER.debug("try lock key: " + key); Long i = jedis.setnx(key, key); if (i == 1) { jedis.expire(key, DEFAULT_SINGLE_EXPIRE_TIME); LOGGER.debug("get lock, key: " + key + " , expire in " + DEFAULT_SINGLE_EXPIRE_TIME + " seconds."); return Boolean.TRUE; } else { // 存在锁 if (LOGGER.isDebugEnabled()) { String desc = jedis.get(key); LOGGER.debug("key: " + key + " locked by another business：" + desc); } } if (timeout == 0) { break; } Thread.sleep(300); } while ((System.nanoTime() - nano) < unit.toNanos(timeout)); return Boolean.FALSE; } catch (JedisConnectionException je) { LOGGER.error(je.getMessage(), je); returnBrokenResource(jedis); } catch (Exception e) { LOGGER.error(e.getMessage(), e); } finally { returnResource(jedis); } return Boolean.FALSE; } /** * 如果锁空闲立即返回 获取失败 一直等待 * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @param billIdentify */ public void lock(IBillIdentify billIdentify) { String key = (String) billIdentify.uniqueIdentify(); Jedis jedis = null; try { jedis = getResource(); do { LOGGER.debug("lock key: " + key); Long i = jedis.setnx(key, key); if (i == 1) { jedis.expire(key, DEFAULT_SINGLE_EXPIRE_TIME); LOGGER.debug("get lock, key: " + key + " , expire in " + DEFAULT_SINGLE_EXPIRE_TIME + " seconds."); return; } else { if (LOGGER.isDebugEnabled()) { String desc = jedis.get(key); LOGGER.debug("key: " + key + " locked by another business：" + desc); } } Thread.sleep(300); } while (true); } catch (JedisConnectionException je) { LOGGER.error(je.getMessage(), je); returnBrokenResource(jedis); } catch (Exception e) { LOGGER.error(e.getMessage(), e); } finally { returnResource(jedis); } } /** * 释放锁 * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @param billIdentify */ public void unLock(IBillIdentify billIdentify) { List<IBillIdentify> list = new ArrayList<IBillIdentify>(); list.add(billIdentify); unLock(list); } /** * 批量获取锁 如果全部获取 立即返回true, 部分获取失败 返回false * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @date 2013-7-22 下午10:27:44 * @param billIdentifyList * @return */ public boolean tryLock(List<IBillIdentify> billIdentifyList) { return tryLock(billIdentifyList, 0L, null); } /** * 锁在给定的等待时间内空闲，则获取锁成功 返回true， 否则返回false * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @param billIdentifyList * @param timeout * @param unit * @return */ public boolean tryLock(List<IBillIdentify> billIdentifyList, long timeout, TimeUnit unit) { Jedis jedis = null; try { List<String> needLocking = new CopyOnWriteArrayList<String>(); List<String> locked = new CopyOnWriteArrayList<String>(); jedis = getResource(); long nano = System.nanoTime(); do { // 构建pipeline，批量提交 Pipeline pipeline = jedis.pipelined(); for (IBillIdentify identify : billIdentifyList) { String key = (String) identify.uniqueIdentify(); needLocking.add(key); pipeline.setnx(key, key); } LOGGER.debug("try lock keys: " + needLocking); // 提交redis执行计数 List<Object> results = pipeline.syncAndReturnAll(); for (int i = 0; i < results.size(); ++i) { Long result = (Long) results.get(i); String key = needLocking.get(i); if (result == 1) { // setnx成功，获得锁 jedis.expire(key, DEFAULT_BATCH_EXPIRE_TIME); locked.add(key); } } needLocking.removeAll(locked); // 已锁定资源去除 if (CollectionUtils.isEmpty(needLocking)) { return true; } else { // 部分资源未能锁住 LOGGER.debug("keys: " + needLocking + " locked by another business："); } if (timeout == 0) { break; } Thread.sleep(500); } while ((System.nanoTime() - nano) < unit.toNanos(timeout)); // 得不到锁，释放锁定的部分对象，并返回失败 if (!CollectionUtils.isEmpty(locked)) { jedis.del(locked.toArray(new String[0])); } return false; } catch (JedisConnectionException je) { LOGGER.error(je.getMessage(), je); returnBrokenResource(jedis); } catch (Exception e) { LOGGER.error(e.getMessage(), e); } finally { returnResource(jedis); } return true; } /** * 批量释放锁 * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @param billIdentifyList */ public void unLock(List<IBillIdentify> billIdentifyList) { List<String> keys = new CopyOnWriteArrayList<String>(); for (IBillIdentify identify : billIdentifyList) { String key = (String) identify.uniqueIdentify(); keys.add(key); } Jedis jedis = null; try { jedis = getResource(); jedis.del(keys.toArray(new String[0])); LOGGER.debug("release lock, keys :" + keys); } catch (JedisConnectionException je) { LOGGER.error(je.getMessage(), je); returnBrokenResource(jedis); } catch (Exception e) { LOGGER.error(e.getMessage(), e); } finally { returnResource(jedis); } } /** * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @date 2013-7-22 下午9:33:45 * @return */ private Jedis getResource() { return jedisPool.getResource(); } /** * 销毁连接 * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @param jedis */ private void returnBrokenResource(Jedis jedis) { if (jedis == null) { return; } try { //容错 jedisPool.returnBrokenResource(jedis); } catch (Exception e) { LOGGER.error(e.getMessage(), e); } } /** * @author http://blog.csdn.net/java2000_wl * @param jedis */ private void returnResource(Jedis jedis) { if (jedis == null) { return; } try { jedisPool.returnResource(jedis); } catch (Exception e) { LOGGER.error(e.getMessage(), e); } 阅读全文
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