分布式锁的三种实现方式

一、zookeeper

1、实现原理：

基于zookeeper瞬时有序节点实现的分布式锁，其主要逻辑如下（该图来自于IBM网站）。大致思想即为：每个客户端对某个功能加锁时，在zookeeper上的与该功能对应的指定节点的目录下，生成一个唯一的瞬时有序节点。判断是否获取锁的方式很简单，只需要判断有序节点中序号最小的一个。当释放锁的时候，只需将这个瞬时节点删除即可。同时，其可以避免服务宕机导致的锁无法释放，而产生的死锁问题。

2、优点

锁安全性高，zk可持久化

3、缺点

性能开销比较高。因为其需要动态产生、销毁瞬时节点来实现锁功能。

4、实现

可以直接采用zookeeper第三方库curator即可方便地实现分布式锁。以下为基于curator实现的zk分布式锁核心代码：

Java代码


@Override

public boolean tryLock(LockInfo info) {

InterProcessMutex mutex = getMutex(info);

int tryTimes = info.getTryTimes();

long tryInterval = info.getTryInterval();

boolean flag = true;// 代表是否需要重试

while (flag && --tryTimes >= 0) {

try {

if (mutex.acquire(info.getWaitLockTime(), TimeUnit.MILLISECONDS)) {

LOGGER.info(LogConstant.DST_LOCK + "acquire lock successfully!");

flag = false;

break;

}

} catch (Exception e) {

LOGGER.error(LogConstant.DST_LOCK + "acquire lock error!", e);

} finally {

checkAndRetry(flag, tryInterval, tryTimes);

}

}

return !flag;// 最后还需要重试，说明没拿到锁

}

Java代码


@Override

public boolean releaseLock(LockInfo info) {

InterProcessMutex mutex = getMutex(info);

int tryTimes = info.getTryTimes();

long tryInterval = info.getTryInterval();

boolean flag = true;// 代表是否需要重试

while (flag && --tryTimes >= 0) {

try {

mutex.release();

LOGGER.info(LogConstant.DST_LOCK + "release lock successfully!");

flag = false;

break;

} catch (Exception e) {

LOGGER.error(LogConstant.DST_LOCK + "release lock error!", e);

} finally {

checkAndRetry(flag, tryInterval, tryTimes);

}

}

return !flag;// 最后还需要重试，说明没拿到锁

}

Java代码


/**

* 获取锁。此处需要加同步，concurrentHashmap无法避免此处的同步问题

* @param info 锁信息

* @return 锁实例

*/

private synchronized InterProcessMutex getMutex(LockInfo info) {

InterProcessReadWriteLock lock = null;

if (locksCache.get(info.getLock()) != null) {

lock = locksCache.get(info.getLock());

} else {

lock = new InterProcessReadWriteLock(client, BASE_DIR + info.getLock());

locksCache.put(info.getLock(), lock);

}

InterProcessMutex mutex = null;

switch (info.getIsolate()) {

case READ:

mutex = lock.readLock();

break;

case WRITE:

mutex = lock.writeLock();

break;

default:

throw new IllegalArgumentException();

}

return mutex;

}

Java代码


/**

* 判断是否需要重试

* @param flag 是否需要重试标志

* @param tryInterval 重试间隔

* @param tryTimes 重试次数

*/

private void checkAndRetry(boolean flag, long tryInterval, int tryTimes) {

try {

if (flag) {

Thread.sleep(tryInterval);

LOGGER.info(LogConstant.DST_LOCK + "retry getting lock! now retry time left: " + tryTimes);

}

} catch (InterruptedException e) {

LOGGER.error(LogConstant.DST_LOCK + "retry interval thread interruptted!", e);

}

}

二、memcached分布式锁

1、实现原理：

memcached带有add函数，利用add函数的特性即可实现分布式锁。add和set的区别在于：如果多线程并发set，则每个set都会成功，但最后存储的值以最后的set的线程为准。而add的话则相反，add会添加第一个到达的值，并返回true，后续的添加则都会返回false。利用该点即可很轻松地实现分布式锁。

2、优点

并发高效。

3、缺点

（1）memcached采用列入LRU置换策略，所以如果内存不够，可能导致缓存中的锁信息丢失。

（2）memcached无法持久化，一旦重启，将导致信息丢失。

三、redis分布式锁

redis分布式锁即可以结合zk分布式锁锁高度安全和memcached并发场景下效率很好的优点，可以利用jedis客户端实现。