分布式锁的3种具体实现方式

以你之姓@ 2021-09-23 12:48 403阅读 0赞

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。