分布式锁

  实现原理:有序节点+watch监听机制实现

分布式锁有多种实现方式,比如通过数据库、redis都可实现。作为分布式协同工具Zookeeper,当然也有着标准的实现方式。下面介绍在zookeeper中如果实现排他锁

设计思路

  1. 每个客户端往/Locks下创建临时有序节点/Locks/Lock_,创建成功后/Locks下面会有每个客户端对应的节点,如/Locks/Lock_000000001

  2. 客户端取得/Locks下子节点,并进行排序,判断排在前面的是否为自己,如果自己的锁节点在第一位,代表获取锁成功

  3. 如果自己的锁节点不在第一位,则监听自己前一位的锁节点。例如,自己锁节点Lock_000000002,那么则监听Lock_000000001

  4. 当前一位锁节点(Lock_000000001)对应的客户端执行完成,释放了锁,将会触发监听客户端(Lock_000000002)的逻辑

  5. 监听客户端重新执行第2步逻辑,判断自己是否获得了锁

  6. zookeeper是有工具包的(这里采用手写)
// 线程测试类
public class ThreadTest {
public static void delayOperation(){
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
static interface Runable{
void run();
}
public static void run(Runable runable,int threadNum){
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(30, 30,
0, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10));
for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
threadPoolExecutor.execute(runable::run);
}
threadPoolExecutor.shutdown();
} public static void main(String[] args) {
// DistributedLock distributedLock = new DistributedLock();
// distributedLock.acquireLock();
// delayOperation();
// distributedLock.releaseLock();
DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
// 每秒打印信息
run(() -> {
for (int i = 0; i < 999999999; i++) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
String format = dateTimeFormatter.format(LocalDateTime.now());
System.out.println(format);
}
},1);
// 线程测试
run(() -> {
DistributedLock distributedLock = new DistributedLock();
distributedLock.acquireLock();
delayOperation();
distributedLock.releaseLock();
},30);
}
}
public class DistributedLock {
private String IP = "192.168.133.133:2181";
private final String ROOT_LOCK = "/Root_Lock";
private final String LOCK_PREFIX = "/Lock_";
private final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
private final byte[] DATA = new byte[0]; private ZooKeeper zookeeper;
private String path; private void init(){
// 初始化
try {
zookeeper = new ZooKeeper(IP, 200000, w -> {
if(w.getState() == Watcher.Event.KeeperState.SyncConnected){
System.out.println("连接成功");
}
countDownLatch.countDown();
});
countDownLatch.await();
} catch (IOException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} // 暴露的外部方法,主逻辑
public void acquireLock(){
init();
createLock();
attemptLock();
} // 暴露的外部方法,主逻辑
public void releaseLock(){
try {
zookeeper.delete(path,-1);
System.out.println("锁释放了" + path);
} catch (InterruptedException | KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
} private void createLock(){
try {
// 创建一个目录节点
Stat root = zookeeper.exists(ROOT_LOCK, false);
if(root == null)
zookeeper.create(ROOT_LOCK, DATA, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
// 目录下创建子节点
path = zookeeper.create(ROOT_LOCK + LOCK_PREFIX, DATA, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
} catch (KeeperException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private Watcher watcher = new Watcher() {
@Override
public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
if (watchedEvent.getType() == Event.EventType.NodeDeleted){
synchronized (this){
this.notifyAll();
}
}
}
}; private void attemptLock(){
try {
// 获取正在排队的节点,由于是zookeeper生成的临时节点,不会出错,这里不能加监视器
// 因为添加了监视器后,任何子节点的变化都会触发监视器
List<String> nodes = zookeeper.getChildren(ROOT_LOCK,false);
nodes.sort(String::compareTo);
// 获取自身节点的排名
int ranking = nodes.indexOf(path.substring(ROOT_LOCK.length() + 1));
// 已经是最靠前的节点了,获取锁
if(ranking == 0){
return;
}else {
// 并不是靠前的锁,监视自身节点的前一个节点
Stat status = zookeeper.exists(ROOT_LOCK+"/"+nodes.get(ranking - 1), watcher);
// 有可能这这个判断的瞬间,0号完成了操作(此时我们应该判断成功自旋才对),但是上面的status变量已经获取了值并且不为空,1号沉睡
// 但是,请注意自行测试,虽然1号表面上沉睡了,但是实际上watcher.wait()是瞬间唤醒的
if(status == null){
attemptLock();
}else {
synchronized (watcher){
watcher.wait();
}
attemptLock();
}
}
} catch (KeeperException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

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