分布式锁与实现（二）——基于ZooKeeper实现

引言

ZooKeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。

ZooKeeper的架构通过冗余服务实现高可用性。因此，如果第一次无应答，客户端就可以询问另一台ZooKeeper主机。ZooKeeper节点将它们的数据存储于一个分层的命名空间，非常类似于一个文件系统或一个前缀树结构。客户端可以在节点读写，从而以这种方式拥有一个共享的配置服务。更新是全序的。

基于ZooKeeper分布式锁的流程

• 在zookeeper指定节点（locks）下创建临时顺序节点node_n
• 获取locks下所有子节点children
• 对子节点按节点自增序号从小到大排序
• 判断本节点是不是第一个子节点，若是，则获取锁；若不是，则监听比该节点小的那个节点的删除事件
• 若监听事件生效，则回到第二步重新进行判断，直到获取到锁

具体实现

下面就具体使用java和zookeeper实现分布式锁，操作zookeeper使用的是apache提供的zookeeper的包。

• 通过实现Watch接口，实现process(WatchedEvent event)方法来实施监控，使CountDownLatch来完成监控，在等待锁的时候使用CountDownLatch来计数，等到后进行countDown，停止等待，继续运行。
• 以下整体流程基本与上述描述流程一致，只是在监听的时候使用的是CountDownLatch来监听前一个节点。

分布式锁

import org.apache.zookeeper.*;import org.apache.zookeeper.data.Stat;import java.io.IOException;import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.List;import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;/** * Created by liuyang on 2017/4/20. */public class DistributedLock implements Lock, Watcher {    private ZooKeeper zk = null;    // 根节点    private String ROOT_LOCK = "/locks";    // 竞争的资源    private String lockName;    // 等待的前一个锁    private String WAIT_LOCK;    // 当前锁    private String CURRENT_LOCK;    // 计数器    private CountDownLatch countDownLatch;    private int sessionTimeout = 30000;    private List<Exception> exceptionList = new ArrayList<Exception>();    /**     * 配置分布式锁     * @param config 连接的url     * @param lockName 竞争资源     */    public DistributedLock(String config, String lockName) {        this.lockName = lockName;        try {            // 连接zookeeper            zk = new ZooKeeper(config, sessionTimeout, this);            Stat stat = zk.exists(ROOT_LOCK, false);            if (stat == null) {                // 如果根节点不存在，则创建根节点                zk.create(ROOT_LOCK, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } catch (KeeperException e) {            e.printStackTrace();        }    }    // 节点监视器    public void process(WatchedEvent event) {        if (this.countDownLatch != null) {            this.countDownLatch.countDown();        }    }    public void lock() {        if (exceptionList.size() > 0) {            throw new LockException(exceptionList.get(0));        }        try {            if (this.tryLock()) {                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + lockName + "获得了锁");                return;            } else {                // 等待锁                waitForLock(WAIT_LOCK, sessionTimeout);            }        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } catch (KeeperException e) {            e.printStackTrace();        }    }    public boolean tryLock() {        try {            String splitStr = "_lock_";            if (lockName.contains(splitStr)) {                throw new LockException("锁名有误");            }            // 创建临时有序节点            CURRENT_LOCK = zk.create(ROOT_LOCK + "/" + lockName + splitStr, new byte[0],                    ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);            System.out.println(CURRENT_LOCK + " 已经创建");            // 取所有子节点            List<String> subNodes = zk.getChildren(ROOT_LOCK, false);            // 取出所有lockName的锁            List<String> lockObjects = new ArrayList<String>();            for (String node : subNodes) {                String _node = node.split(splitStr)[0];                if (_node.equals(lockName)) {                    lockObjects.add(node);                }            }            Collections.sort(lockObjects);            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的锁是 " + CURRENT_LOCK);            // 若当前节点为最小节点，则获取锁成功            if (CURRENT_LOCK.equals(ROOT_LOCK + "/" + lockObjects.get(0))) {                return true;            }            // 若不是最小节点，则找到自己的前一个节点            String prevNode = CURRENT_LOCK.substring(CURRENT_LOCK.lastIndexOf("/") + 1);            WAIT_LOCK = lockObjects.get(Collections.binarySearch(lockObjects, prevNode) - 1);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } catch (KeeperException e) {            e.printStackTrace();        }        return false;    }    public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) {        try {            if (this.tryLock()) {                return true;            }            return waitForLock(WAIT_LOCK, timeout);        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }        return false;    }    // 等待锁    private boolean waitForLock(String prev, long waitTime) throws KeeperException, InterruptedException {        Stat stat = zk.exists(ROOT_LOCK + "/" + prev, true);        if (stat != null) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待锁 " + ROOT_LOCK + "/" + prev);            this.countDownLatch = new CountDownLatch(1);            // 计数等待，若等到前一个节点消失，则precess中进行countDown，停止等待，获取锁            this.countDownLatch.await(waitTime, TimeUnit.MILLISECONDS);            this.countDownLatch = null;            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 等到了锁");        }        return true;    }    public void unlock() {        try {            System.out.println("释放锁 " + CURRENT_LOCK);            zk.delete(CURRENT_LOCK, -1);            CURRENT_LOCK = null;            zk.close();        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } catch (KeeperException e) {            e.printStackTrace();        }    }    public Condition newCondition() {        return null;    }    public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {        this.lock();    }    public class LockException extends RuntimeException {        private static final long serialVersionUID = 1L;        public LockException(String e){            super(e);        }        public LockException(Exception e){            super(e);        }    }}

测试代码

public class Test {    static int n = 500;    public static void secskill() {        System.out.println(--n);    }    public static void main(String[] args) {                Runnable runnable = new Runnable() {            public void run() {                DistributedLock lock = null;                try {                    lock = new DistributedLock("127.0.0.1:2181", "test1");                    lock.lock();                    secskill();                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在运行");                } finally {                    if (lock != null) {                        lock.unlock();                    }                }            }        };        for (int i = 0; i < 10; i++) {            Thread t = new Thread(runnable);            t.start();        }    }}

运行结果：

总体来说，如果了解到整个实现流程，使用zookeeper实现分布式锁并不是很困难，不过这也只是一个简单的实现，与前面实现Redis实现相比，本实现的稳定性更强，这是因为zookeeper的特性所致，在外界看来，zookeeper集群中每一个节点都是一致的。

完整代码可以在我的GitHub中查看：https://github.com/yangliu0/DistributedLock

转载自http://www.cnblogs.com/liuyang0/p/6800538.html