分布式锁的应用场景和三种实现方式 |
您所在的位置：网站首页 › 分布式锁的实际原则有哪些 › 分布式锁的应用场景和三种实现方式 |
分布式锁的应用场景和三种实现方式
|
应用场景
多线程对同一资源的竞争，需要用到锁，例如Java自带的Synchronized、ReentrantLock。 但只能用于单机系统中，如果涉及到分布式环境（多机器）的资源竞争，则需要分布式锁。 分布式锁的主要作用： 保证数据的正确性： 比如：秒杀的时候防止商品超卖，表单重复提交，接口幂等性。避免重复处理数据： 比如：调度任务在多台机器重复执行，缓存过期所有请求都去加载数据库。分布式锁的主要特性： 互斥：同一时刻只能有一个线程获得锁。可重入：当一个线程获取锁后，还可以再次获取这个锁，避免死锁发生。高可用：当小部分节点挂掉后，仍然能够对外提供服务。高性能：要做到高并发、低延迟。支持阻塞和非阻塞：Synchronized是阻塞的，ReentrantLock.tryLock()就是非阻塞的支持公平锁和非公平锁：Synchronized是非公平锁，ReentrantLock(boolean fair)可以创建公平锁 分布式锁的知识图谱
数据库表设计： CREATE TABLE `distributed_lock` ( `id` bigint unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键ID', `resource_name` varchar(200) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '资源名称（唯一索引）', `owner` varchar(200) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '锁持有者（机器码+线程名称）', `lock_count` int NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '加锁次数', `expire_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '锁过期时间', PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `uk_resource_name` (`resource_name`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='分布式锁'; 锁的实现原理： 将用来竞争的资源名称设置为表的唯一索引。 获取锁的时候，就插入一条记录。插入成功就代表获取到锁，插入失败就代表获取锁失败。 释放锁的时候，就删除这条记录。支持阻塞和非阻塞： 可以用while循环直到插入成功，不过自旋也会占用CPU。支持可重入： 使用锁持有者owner和加锁次数字段lock_count实现可重入： 获取锁，次数加一，释放锁，次数减一，次数为零就删除这把锁。支持过期时间 使用过期时间expire_time字段，通过异步任务检测避免因程序异常或机器宕机导致锁无法释放。支持锁续期 获取锁的同时，启动一个异步任务，每当业务执行到三分之一时间，也就是6秒中的第2秒的时候，就自动延长锁过期时间，继续延长到6秒，这样就能保证业务逻辑处理完成之前锁不会过期。 使用 Redis 实现分布式锁由于MySQL并发性能跟不上，所以还可以使用Redis实现分布式锁。 获取锁，并设置过期时间： // 1. 获取锁 redis.setnx('resource_name1', 'owner1') // 2. 增加锁过期时间 redis.exprire('resource_name1', 6, TimeUnit.SECONDS)但是setnx和exprire两条命令不是原子的，可能获取锁之后还没来得及设置过期时间就宕机了。 所以可以使用Redis 2.6.12之后提供的一条复合命令： redis.set('resource_name1', 'owner1',"NX" "EX", 6)释放锁： // 释放锁 if ('owner1'.equals(redis.get('resource_name1'))){ redis.del('resource_name1') }释放锁时判断锁的持有者，可以避免把其他线程持有的锁给释放掉了。 但是get和del两条命令不是原子操作，需要引入Lua脚本把两条命令打包成一条发给Redis执行： String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end"; redis.eval(script, Collections.singletonList('resource_name1'), Collections.singletonList('owner1'))此外，实现锁续期的功能，可以使用Redis客户端的Redisson的WatchDog功能，在我们调用lock自动唤醒WatchDog。 使用 Zookeeper 实现分布式锁zookeeper采用树形节点，类似Linux目录文件结构，同一目录下的节点名称不能重复。 **持久节点：**一旦创建，永久存储在服务器上，除非手动删除。 临时节点：生命周期与客户端绑定，客户端断开连接，节点就被自动删除。 **持久顺序节点：**特性同持久节点，只是在节点名称后面追加自增有序数字。 **临时顺序节点：**特性同临时节点，只是在节点名称后面追加自增有序数字。 zookeeper还有个监听-通知机制，客户端可以在资源节点上创建watch事件。当节点发生变化，会通知客户端，客户端可以根据变化做相应的业务处理。 我们可以利用临时顺序节点的特性创建分布式锁，分以下三步： 在资源/resource1目录下创建临时顺序节点node获取/resource1目录下的所有节点，如果当前节点序号最小，代表加锁成功如果不是，就是watch监听序号最小的节点实现逻辑很简单，我们来分析一下zookeeper实现分布式锁的优点： 由于创建的临时节点，断开连接后自动删除，所以无需设置锁超时时间，也就不用考虑不释放和锁续期由于节点上存储的创建人信息，锁也就支持可重入由于可以监听节点，也就实现了可阻塞 |
节点有分为四种类型：【本文地址】