应用场景
分布式锁主要用于在分布式环境中保护跨进程、跨主机、跨网络的共享资源实现互斥访问，以达到保证数据的一致性。
架构分析
分布式锁架构图.png
左边的整个区域表示一个Zookeeper集群，locker是Zookeeper的一个持久节点，node_1、node_2、node_n是locker这个持久节点下面的临时顺序节点。右边3个client绿色的代表3台客户端服务器，server表示需要互斥访问的共享资源。
实现思路和流程
1、在zookeeper指定节点（locker）下创建临时顺序节点node_n。
2、获取locker下所有子节点children。
3、对子节点按节点自增序号从小到大排序。
4、判断本节点是不是第一个子节点，若是，则获取锁；若不是，则等待。
5、使用zookeeper感知节点的功能，对本节点的上一个节点进行感知。
6、当上一个节点被删除了，zookeeper会通知该线程，该线程就结束等待，并获取锁。
7、释放锁，并删除该临时节点。
具体实现代码
下面就具体使用java和zookeeper实现分布式锁，操作zookeeper使用的是apache提供的zookeeper的包。
分布式锁类
import org.apache.zookeeper.*;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
/**
* Lock：Java的锁接口，并实现该接口的抽象方法
* Watcher：zookeeper的节点感知接口，并实现process方法，当节点有改变时，会调用该方法
*/
public class DistributedLock implements Lock, Watcher {
private ZooKeeper zk = null;
// 根节点
private String ROOT_LOCK = "/locker";
// 竞争的资源
private String lockName;
// 等待的前一个锁
private String WAIT_LOCK;
// 当前锁
private String CURRENT_LOCK;
// 同步计数器
private CountDownLatch countDownLatch;
private int sessionTimeout = 30000;
/**
* 配置分布式锁
* @param config 连接的url
* @param lockName 竞争资源
*/
public DistributedLock(String config, String lockName) {
this.lockName = lockName;
try {
// 连接zookeeper
zk = new ZooKeeper(config, sessionTimeout, this);
Stat stat = zk.exists(ROOT_LOCK, false);
if (stat == null) {
// 如果根节点不存在，则创建根节点
zk.create(ROOT_LOCK, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 节点感知器，感知到节点变化会调用该方法
public void process(WatchedEvent event) {
System.out.println("感知节点变化类型："+event.getType().name());
if (this.countDownLatch != null) {
//如果同步计数器不为null，则减一
this.countDownLatch.countDown();
}
}
public void lock() {
try {
if (this.tryLock()) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + lockName + "获得了锁");
return;
} else {
// 等待锁
waitForLock(WAIT_LOCK, sessionTimeout);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public boolean tryLock() {
try {
String splitStr = "_lock_";
if (lockName.contains(splitStr)) {
throw new RuntimeException("锁名有误");
}
// 创建临时有序节点
CURRENT_LOCK = zk.create(ROOT_LOCK + "/" + lockName + splitStr, new byte[0],
ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
System.out.println(CURRENT_LOCK + " 已经创建");
// 取所有子节点
List<String> subNodes = zk.getChildren(ROOT_LOCK, false);
// 取出所有lockName的锁
List<String> lockObjects = new ArrayList<String>();
for (String node : subNodes) {
String _node = node.split(splitStr)[0];
if (_node.equals(lockName)) {
lockObjects.add(node);
}
}
Collections.sort(lockObjects);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的锁是 " + CURRENT_LOCK);
// 若当前节点为最小节点，则获取锁成功
if (CURRENT_LOCK.equals(ROOT_LOCK + "/" + lockObjects.get(0))) {
return true;
}
// 若不是最小节点，则找到自己的前一个节点
String prevNode = CURRENT_LOCK.substring(CURRENT_LOCK.lastIndexOf("/") + 1);
WAIT_LOCK = lockObjects.get(Collections.binarySearch(lockObjects, prevNode) - 1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
return false;
}
public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) {
try {
if (this.tryLock()) {
return true;
}
return waitForLock(WAIT_LOCK, timeout);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return false;
}
// 等待锁
private boolean waitForLock(String prev, long waitTime) throws KeeperException, InterruptedException {
//获取并感知上一个节点
Stat stat = zk.exists(ROOT_LOCK + "/" + prev, true);
if (stat != null) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待锁 " + ROOT_LOCK + "/" + prev);
//初始化同步计数器，计数为1，当同步计数器为0，主线程才会向下执行
this.countDownLatch = new CountDownLatch(1);
// 计数等待，若等到前一个节点消失，则precess中进行countDown，停止等待，获取锁
this.countDownLatch.await(waitTime, TimeUnit.MILLISECONDS);
this.countDownLatch = null;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 等到了锁");
}
return true;
}
public void unlock() {
try {
System.out.println("释放锁 " + CURRENT_LOCK);
zk.delete(CURRENT_LOCK, -1);
CURRENT_LOCK = null;
zk.close();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public Condition newCondition() {
return null;
}
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
this.lock();
}
}
测试类
public class Test {
static int n = 500;
public static void secskill() {
System.out.println(--n);
}
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = new Runnable() {
public void run() {
DistributedLock lock = null;
try {
lock = new DistributedLock("127.0.0.1:2181", "node");
lock.lock();
secskill();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在运行");
} finally {
if (lock != null) {
lock.unlock();
}
}
}
};
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Thread t = new Thread(runnable);
t.start();
}
}
}
