分布式助手Zookeeper（六）

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-04-21 15:50 139阅读 0赞

\[b\]\[color=green\]\[size=large\]散仙，在关于zookeeper的前几篇文章中，除了记录了zookeeper的一些基础知识，也介绍了怎么使用zookeeper来完成，配置文件同步，和主从自动切换的功能，那么，本篇散仙将会介绍下如何使用，zookeeper来完成分布式锁的功能，其实本质上是与主从切换的实现代码是非常类似的，但是功能上强调的重点不一样。  
  
至于，为什么需要分布式锁（公平锁）？为什么不使用JAVA 自带的锁的应用？  
  
1，为什么需要分布式锁？ 因为在分布式环境下，可能会出现一些事务，这时候我们除了可以在存储层的数据库进行控制，也可以在应用层控制，举个例子来讲，中国的飞机路线，我们都知道任何时候，都只能由一架飞机通过，而这个控制这个由谁通过，什么时候通过，是由一个信号控制台来决定的，分布式的环境下由于节点分散在各个地方，各个区域，所以控制起来比较麻烦，这时候我们就可以使用zookeeper来轻松的完成，分布式锁的功能。  
  
2，为什么不使用JAVA自带的锁？JAVA JDK提供了公平锁，与非公平锁，但这种实现是基于同一个JVM来说的，如果同一台机器上，不同的JVM，则可以使用文件锁，来实现，但是这些并不是分布式的模式，虽然可以通过RMI的方式来实现，但比较繁琐。  
\[/size\]\[/color\]\[/b\]  
\[b\]\[color=olive\]\[size=large\]使用zookeeper来完成分布式锁的步骤如下：  
  
\[table\]  
|序号|内容  
|1|创建一个持久znode  
|2|多个程序并发的去zk服务上，创建一个短暂有时序性的节点路径。  
|3|各个节点监听，比它小的里面，最大的节点的动态。  
|4|如果发现，比它小的里面，最大的节点发生锁释放或退出，就自动接替为独占锁  
|5|没发生改变的节点，继续重复步骤，2,3,4  
\[/table\]  
  
拓扑图如下所示：  
\[/size\]\[/color\]\[/b\]  
\[img\]http://dl2.iteye.com/upload/attachment/0091/8824/c987ca1e-6042-367a-9031-d7a8da5f654c.jpg\[/img\]  
\[b\]\[color=olive\]\[size=large\]注意上图中的master指的就是，获取锁的实例，这其实跟集群环境里只能有一个master的道理一样。  
  
代码如下：  
\[/size\]\[/color\]\[/b\]

package com.test;
    
    import java.nio.charset.Charset;
    import java.nio.charset.StandardCharsets;
    import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Collections;
    import java.util.Date;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    import org.apache.zookeeper.CreateMode;
    import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
    import org.apache.zookeeper.Watcher;
    import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;
    import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
    import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
    import org.apache.zookeeper.data.Stat;
    /***
     * 基于zookeeper实现的
     * 分布式公平锁
     * 
     * @author qin dong liang 
     * QQ技术群交流：324714439
     * 
     * */
    public class Lock1  implements Watcher {
       
    
    
    	/**
    	 * ZK实例
    	 * */
    	private ZooKeeper zk;
    
    	/**原子计数锁，防止在zk没有连上前，执行CURD操作*/
    	private CountDownLatch down=new CountDownLatch(1);
    
    	public Lock1() {
       
    		// TODO Auto-generated constructor stub
    	}
    
    
    
    	public Lock1(String host)throws Exception {
       
    		 this.zk=new ZooKeeper(host, 5000	, new Watcher() {
       
    
    			@Override
    			public void process(WatchedEvent event) {
       
    				// TODO Auto-generated method stub
    				/**链接上zk服务，岂可取消阻塞计数**/
    				if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){
       
    					down.countDown();
    				}
    
    			}
    		});
    	}
    	/**
    	 * 字符编码
    	 * 
    	 * **/
    	 private static final Charset CHARSET=StandardCharsets.UTF_8;
    	/***
    	 * 
    	 * 此方法是写入数据
    	 * 如果不存在此节点
    	 * 就会新建，已存在就是
    	 * 更新
    	 * 
    	 * **/
    		public void write(String path,String value)throws Exception{
       
    
    			Stat stat=zk.exists(path, false);
    			if(stat==null){
       
    				zk.create(path, value.getBytes(CHARSET), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
    			}else{
       
    				zk.setData(path, value.getBytes(CHARSET), -1);
    			}
    
    		}
    
    
    		/**
    		 * 
    		 * 切换锁
    		 * 
    		 * **/
    		 public void check()throws Exception{
       
    			 List<String> list=zk.getChildren("/a", null);
    			  Collections.sort(list);//排序使得节点有次序
    			  if(list.isEmpty()){
       
    				  System.out.println("此父路径下面没有节点,分布式锁任务完成或还没启动！");
    			  }else{
       
    
    				  String start=list.get(0);//获取第一个节点
    
    				  String data=new String(zk.getData("/a/"+start, false,null));
    				  if(data.equals("a")){//等于本身就启动作为Master
    
    					  if(list.size()==1){
       
    						  startMaster();//作为Master启动
    						  }else{
       
    							  automicSwitch();//对于非第一个启动的节点，会调用此方法，因为他的第一个挂了
    							  //或释放锁了，所以它是抢占的
    						  }
    				  }else{
       
    					  //非当前节点，就打印当前节点，监控的节点
    					  for(int i=0;i<list.size();i++){
       
    						  //获取那个节点存的此客户端的模拟IP
    						  String temp=new String(zk.getData("/a/"+list.get(i), false, null));
    						  if(temp.equals("a")){
       
    							  //因为前面作为首位判断，所以这个出现的位置不可能是首位
    							  //需要监听小节点里面的最大的一个节点
    							  String watchPath=list.get(i-1);
    							  System.out.println("Lock1监听的是:  "+watchPath);
    
    							  zk.exists("/a/"+watchPath, this);//监听此节点的详细情况，如果发生节点注销事件
    							  //则会触发自身的process方法
    							  break;//结束循环
    						  }
    
    					  }
    
    				  }
    
    
    			  }
    
    		 }
    
    
    
    	@Override
    	public void process(WatchedEvent event) {
       
    		// TODO Auto-generated method stub
    
    		if(event.getType()==Event.EventType.NodeDeleted){
       
    
    			//如果发现，监听的节点，挂掉了，那么就重新，进行监听 
    			try{
       
    		   System.out.println("注意有锁退出或释放，公平锁开始抢占........");
    			check();
    			}catch(Exception e){
       
    				e.printStackTrace();
    
    			}
    		}
    	}
    	/**
    	 * 
    	 * 读取数据，给定一个路径和
    	 * 监听事件
    	 * 
    	 * ***/
    	 public String read(String path,Watcher watch)throws Exception{
       
    
    		 byte[] data=zk.getData(path, watch, null);
    
    
    		 return new String(data,CHARSET);
    	 }
    
    	 SimpleDateFormat f=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    
    
    	  /**
    	   * 关闭zk连接
    	   * 
    	   * **/
    	 public void close()throws Exception{
       
    		 zk.close();
    	 }
    
    
    
    	 /**
    	  * 释放锁
    	  * @throws Exception
    	  */
    	 public void automicSwitch()throws Exception{
       
    
    		// System.out.println("有节点释放锁，Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));
    		 System.out.println("Lock1的上级锁节点退出或释放锁了，Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));
    	 }
    
    	 /**
    	  * 创建一个持久node，
    	  * 
    	  * **/
    	 public void createPersist()throws Exception{
       
    
    		 zk.create("/a", "主节点".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE	, CreateMode.PERSISTENT);
    
    		 System.out.println("创建主节点成功........");
    
    
    	 }
    
    	 /***
    	  * 创建锁node，注意是抢占 的
    	  * 
    	  * 
    	  * */
    	 public void createTemp()throws Exception{
       
    
    		 zk.create("/a/b", "a".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
    
    	  System.out.println("Lock1注册锁成功，进入公平队列...........");	 
    
    	 }
    
    	public static void main(String[] args)throws Exception {
       
    
    			//Slave s=new Slave("192.168.120.128:2181");
    			Lock1 lock=new Lock1("192.168.120.128:2181");
    		    //  lock.createPersist();//创建主节点
    			 lock.createTemp();//注册临时有序节点
    			 lock.check();
    			  Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
    			 //lock.close();
    
    	}
    
    	 /***
    	  * 获取锁成功
    	  * 
    	  * */
    	 public void startMaster(){
       
    
    		 System.out.println("Lock1节点获取锁了，其他节点等待........");
    	 }
    
    }

\[b\]\[color=green\]\[size=large\]代码如上，所示，测试的时候，需要搭建一个3个节点的zookeeper集群，关于怎么搭建zookeeper集群，散仙前面的文章里有介绍，需要注意的是myid文件不要漏掉。  
  
上面这个类，需要拷贝多份，并改变里面的节点的值，放在不同的eclipse中，进行模拟测试。  
\[/size\]\[/color\]\[/b\]