分佈式鎖的3種實現方式

3種實現方式:
1.基於數據庫實現分佈式鎖
2.基於緩存(Redis等)實現分佈式鎖
3.基於Zookeeper實現分佈式鎖

1.數據庫方式實現
1、數據庫實現分佈式鎖:在數據庫中創建一個表,表中包含方法名等字段,並在方法名字段上創建唯一索引,想要執行某個方法,就使用這個方法名向表中插入數據,成功插入則獲取鎖,執行完成後刪除對應的行數據釋放鎖。
 1)創建一個表:method_lock

CREATE TABLE method_lock (
	id INT (11) PRIMARY KEY NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
	method_name VARCHAR (64) NOT NULL COMMENT '鎖定的方法名',
	method_desc VARCHAR (255) NOT NULL COMMENT '備註信息',
	update_time date  ,
	UNIQUE KEY uidx_method_name (method_name) USING BTREE
) ENGINE = INNODB AUTO_INCREMENT = 3 DEFAULT CHARSET = utf8 COMMENT = '鎖定中的方法';

2)想要執行某個方法,就使用這個方法名向表中插入數據

INSERT INTO method_lock (method_name, method_desc) VALUES ('saveUser', '測試的saveUser');

method_name做了唯一性約束,如果有多個請求同時提交到數據庫的話,數據庫會保證只有一個操作可以成功,那麼我們就可以認爲操作成功的那個線程獲得了該方法的鎖,可以執行方法體內容。

3)成功插入則獲取鎖,執行完成後刪除對應的行數據釋放鎖

delete from method_lock where method_name ='saveUser';

這種方式雖然可以實現,但是存在很多的問題需要解決及優化。

1、因爲是基於數據庫實現的,數據庫的可用性和性能將直接影響分佈式鎖的可用性及性能,所以,數據庫需要雙機部署、數據同步、主備切換;

2、不具備可重入的特性,因爲同一個線程在釋放鎖之前,行數據一直存在,無法再次成功插入數據,所以,需要在表中新增一列,用於記錄當前獲取到鎖的機器和線程信息,在再次獲取鎖的時候,先查詢表中機器和線程信息是否和當前機器和線程相同,若相同則直接獲取鎖;

3、沒有鎖失效機制,因爲有可能出現成功插入數據後,服務器宕機了,對應的數據沒有被刪除,當服務恢復後一直獲取不到鎖,所以,需要在表中新增一列,用於記錄失效時間,並且需要有定時任務清除這些失效的數據;

4、不具備阻塞鎖特性,獲取不到鎖直接返回失敗,所以需要優化獲取邏輯,循環多次去獲取。

5、在實施的過程中會遇到各種不同的問題,爲了解決這些問題,實現方式將會越來越複雜;依賴數據庫需要一定的資源開銷,性能問題需要考慮。

2、Redis的實現方式
1)redis的優點:Redis基於內存的有很高的性能;Redis命令對此支持較好,實現起來比較方便
2)使用到的命令介紹:
   1.setnx:

SETNX key val:當且僅當key不存在時,set一個key爲val的字符串,返回1;若key存在,則什麼都不做,返回0。

    2.expire:

expire key timeout:爲key設置一個超時時間,單位爲second,超過這個時間鎖會自動釋放,避免死鎖。

  3.delete

delete key:刪除key

爲了保持原子性,可以使用set k v ex nx命令,而不是把命令拆開使用。eg: set ##U "223" ex 3000
實現思想:
(1)獲取鎖的時候,使用setnx加鎖,並使用expire命令爲鎖添加一個超時時間,超過該時間則自動釋放鎖,鎖的value值爲一個隨機生成的UUID,通過此在釋放鎖的時候進行判斷。
(2)獲取鎖的時候還設置一個獲取的超時時間,若超過這個時間則放棄獲取鎖。
(3)釋放鎖的時候,通過UUID判斷是不是該鎖,若是該鎖,則執行delete進行鎖釋放。
具體代碼:

3、ZooKeeper的實現方式
ZooKeeper是一個爲分佈式應用提供一致性服務的開源組件,它內部是一個分層的文件系統目錄樹結構,規定同一個目錄下只能有一個唯一文件名。基於ZooKeeper實現分佈式鎖的步驟如下:

(1)創建一個目錄mylock;
(2)線程A想獲取鎖就在mylock目錄下創建臨時順序節點;
(3)獲取mylock目錄下所有的子節點,然後獲取比自己小的兄弟節點,如果不存在,則說明當前線程順序號最小,獲得鎖;
(4)線程B獲取所有節點,判斷自己不是最小節點,設置監聽比自己次小的節點;
(5)線程A處理完,刪除自己的節點,線程B監聽到變更事件,判斷自己是不是最小的節點,如果是則獲得鎖。

這裏推薦一個Apache的開源庫Curator,它是一個ZooKeeper客戶端,Curator提供的InterProcessMutex是分佈式鎖的實現,acquire方法用於獲取鎖,release方法用於釋放鎖。

優點:具備高可用、可重入、阻塞鎖特性,可解決失效死鎖問題。

缺點:因爲需要頻繁的創建和刪除節點,性能上不如Redis方式。
 

 

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