分布式锁的3种实现方式

3种实现方式:
1.基于数据库实现分布式锁
2.基于缓存(Redis等)实现分布式锁
3.基于Zookeeper实现分布式锁

1.数据库方式实现
1、数据库实现分布式锁:在数据库中创建一个表,表中包含方法名等字段,并在方法名字段上创建唯一索引,想要执行某个方法,就使用这个方法名向表中插入数据,成功插入则获取锁,执行完成后删除对应的行数据释放锁。
 1)创建一个表:method_lock

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

2)想要执行某个方法,就使用这个方法名向表中插入数据

INSERT INTO method_lock (method_name, method_desc) VALUES ('saveUser', '测试的saveUser');

method_name做了唯一性约束,如果有多个请求同时提交到数据库的话,数据库会保证只有一个操作可以成功,那么我们就可以认为操作成功的那个线程获得了该方法的锁,可以执行方法体内容。

3)成功插入则获取锁,执行完成后删除对应的行数据释放锁

delete from method_lock where method_name ='saveUser';

这种方式虽然可以实现,但是存在很多的问题需要解决及优化。

1、因为是基于数据库实现的,数据库的可用性和性能将直接影响分布式锁的可用性及性能,所以,数据库需要双机部署、数据同步、主备切换;

2、不具备可重入的特性,因为同一个线程在释放锁之前,行数据一直存在,无法再次成功插入数据,所以,需要在表中新增一列,用于记录当前获取到锁的机器和线程信息,在再次获取锁的时候,先查询表中机器和线程信息是否和当前机器和线程相同,若相同则直接获取锁;

3、没有锁失效机制,因为有可能出现成功插入数据后,服务器宕机了,对应的数据没有被删除,当服务恢复后一直获取不到锁,所以,需要在表中新增一列,用于记录失效时间,并且需要有定时任务清除这些失效的数据;

4、不具备阻塞锁特性,获取不到锁直接返回失败,所以需要优化获取逻辑,循环多次去获取。

5、在实施的过程中会遇到各种不同的问题,为了解决这些问题,实现方式将会越来越复杂;依赖数据库需要一定的资源开销,性能问题需要考虑。

2、Redis的实现方式
1)redis的优点:Redis基于内存的有很高的性能;Redis命令对此支持较好,实现起来比较方便
2)使用到的命令介绍:
   1.setnx:

SETNX key val:当且仅当key不存在时,set一个key为val的字符串,返回1;若key存在,则什么都不做,返回0。

    2.expire:

expire key timeout:为key设置一个超时时间,单位为second,超过这个时间锁会自动释放,避免死锁。

  3.delete

delete key:删除key

为了保持原子性,可以使用set k v ex nx命令,而不是把命令拆开使用。eg: set ##U "223" ex 3000
实现思想:
(1)获取锁的时候,使用setnx加锁,并使用expire命令为锁添加一个超时时间,超过该时间则自动释放锁,锁的value值为一个随机生成的UUID,通过此在释放锁的时候进行判断。
(2)获取锁的时候还设置一个获取的超时时间,若超过这个时间则放弃获取锁。
(3)释放锁的时候,通过UUID判断是不是该锁,若是该锁,则执行delete进行锁释放。
具体代码:

3、ZooKeeper的实现方式
ZooKeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的开源组件,它内部是一个分层的文件系统目录树结构,规定同一个目录下只能有一个唯一文件名。基于ZooKeeper实现分布式锁的步骤如下:

(1)创建一个目录mylock;
(2)线程A想获取锁就在mylock目录下创建临时顺序节点;
(3)获取mylock目录下所有的子节点,然后获取比自己小的兄弟节点,如果不存在,则说明当前线程顺序号最小,获得锁;
(4)线程B获取所有节点,判断自己不是最小节点,设置监听比自己次小的节点;
(5)线程A处理完,删除自己的节点,线程B监听到变更事件,判断自己是不是最小的节点,如果是则获得锁。

这里推荐一个Apache的开源库Curator,它是一个ZooKeeper客户端,Curator提供的InterProcessMutex是分布式锁的实现,acquire方法用于获取锁,release方法用于释放锁。

优点:具备高可用、可重入、阻塞锁特性,可解决失效死锁问题。

缺点:因为需要频繁的创建和删除节点,性能上不如Redis方式。
 

 

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