zookeeper（3）分布式鎖

在一個分布式系統中，如何保證一個操作，同一時間只有一個線程可以執行，這就是分布式鎖的使用場景，同一時間，只有一個線程可以獲得鎖的使用權。

如何實現一個分布式鎖？

實現一個分布式鎖，可以有以下3種方法。

一、基于數據庫實現分布式鎖。

1、在MySQL中，使用悲觀鎖"select from t where id = for update"可以對行數據進行加鎖，來實現分布式鎖。
2、同一個時間內，只會有一個線程加鎖成功，其他線程必須等待。
3、數據庫要保證是全局的，每一把鎖所對應的行數據也是唯一的。

優點：

1、實現簡單，方便。

缺點：

1、基于數據庫的悲觀鎖，性能比較差。
2、等待中的線程是自旋的或者等待狀態，需要等待持有鎖的線程處理完，多個線程再一起去競爭同一把鎖。
3、異常無法處理，當持有鎖的線程還沒有釋放鎖，意外退出，鎖資源將無法釋放，應用程序將無法繼續進行。

二、基于redis實現的分布式鎖。

1、使用redis的setnx命令，可以模擬分布式鎖，setnx保證操作一個key值，如果沒有則返回true，如果存在則返回false。
2、為了解決程序意外退出導致無法釋放鎖資源，需要給key增加一個超時時間。
3、redis提供了帶參數的命令，可以保證設置key值和設置超時時間這2個操作的原子性

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

4、假如有如下情況：

A獲取了鎖，設置了超時時間為10秒，但是A執行了15秒，在10秒的時候鎖失效了。
B在11秒的時候獲取了鎖，執行了5秒，那么A在15秒的時候會誤刪掉B的鎖。

為了解決以上問題，每個加鎖的線程都需要設置自己的value值，當刪除的時候也要校驗是自己的鎖，才可以刪除。

優點：

1、實現簡單，方便。
2、基于redis的高性能，效率高。

缺點：

1、無法解決超時鎖失效問題，邏輯處理的時間超過了設置的超時時間，那么這個時候就會導致，另一個也可以拿到鎖繼續執行。

為了解決這個問題，一般的方法是啟動一個守護線程，時刻監控失效時間，當鎖時間超過一定的執行時間比例之后，自動續約一定的時間，當然這個總時間是有最大閾值限制的。

2、等待中的線程是自旋的后者等待狀態，需要等待持有鎖的線程處理完，多個線程再一起去競爭同一把鎖。

三、zookeeper實現分布式鎖

方式1：悲觀鎖

1、使用臨時節點實現分布式鎖，第一個創建臨時節點成功的線程，獲取鎖成功。
2、其他創建臨時節點的線程會失敗，那么監聽鎖的臨時節點。
3、當鎖釋放的時候，刪除臨時節點，會通知到監聽的線程，收到通知的線程繼續嘗試創建臨時鎖節點，誰創建成功誰獲得鎖。

優點：

解決了鎖失效問題，通知機制可以完美解決，即使創建臨時節點的線程掛掉，臨時節點會自動刪除。

缺點：

1、當有大量線程，等待鎖資源的時候，鎖資源釋放會涉及到大量的通知，并且大量的線程需要一起競爭鎖資源。

方式2：樂觀鎖

1、在一個目錄下，各個線程創建順序的臨時節點，節點編號1、2、3、4、5等。
2、目錄下創建的節點最小的線程獲取鎖。
3、等待鎖資源的線程，不再一起全部監聽鎖節點，而是只監聽比自己小的上一個節點。
4、當監聽的比自己小的鎖節點被刪除后，繼續改為監聽上一個比自己小的節點。
4、當鎖釋放的時候，只需要通知監聽鎖節點的一個獲幾個線程，避免了大量的通知。

zookeeper實現的樂觀鎖，是比較合理的分布式鎖方式，感興趣的朋友可以用代碼實現一下。