吊打面试官之分布式锁

一时失言乱红尘 2022-10-22 11:54 247阅读 0赞

### 吊打面试官之分布式锁 ###

*   *  1、什么是分布式锁
     *  2、有哪些分布式锁解决方案？
     *  3、为什么选择基于Redis分布式锁？
     *   *  1、基于数据库实现分布式锁
         *  2、基于ZooKeeper实现分布式锁
         *  3、基于Redis实现分布式锁
     *  4、如何实现基于zookeeper分布式锁
     *  5、如何实现基于redis分布式锁

## 1、什么是分布式锁 ##

我认为就是在**同一个系统中**访问**不同服务器**能做到**控制共享资源的访问**的一种互斥机制（解决方案）。

**场景：** 假设有一个进程A，每小时准点给用户发送一条短信"Hello world"，为了高可用，就必须在多台机器上面部署多个进程，避免宕机的情况；假设部署在两台机器，那么问题来了，用户每个小时就会收到两条"Hello world"，信息就重复了；我们希望只发送一条"Hello world"。

**解决方案：** 那就是进程A和进程B发送短信前先去注册一个锁，假设进程A抢到了锁，进程B就等待结果，如果发送成功了，那么B就放弃此次任务，等待下一个小时

**具备的条件：**  
              1、在分布式系统环境下，一个方法在同一时间只能被一个机器的一个线程执行；  
              2、高可用的获取锁与释放锁；  
              3、高性能的获取锁与释放锁；  
              4、具备可重入特性；  
              5、具备锁失效机制，防止死锁；  
              6、具备非阻塞锁特性，即没有获取到锁将直接返回获取锁失败。

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## 2、有哪些分布式锁解决方案？ ##

1. 基于数据库实现分布式锁；  
       2. 基于Redis实现分布式锁；  
       3. 基于ZooKeeper；  
       从理解的**难易程度**角度（从低到高）  
              数据库 > 缓存 > Zookeeper  
       从实现的**复杂性**角度（从低到高）  
              Zookeeper > 缓存 > 数据库  
       从**性能**角度（从高到低）  
              缓存 > Zookeeper >= 数据库  
       从**可靠性**角度（从高到低）  
              Zookeeper > 缓存 > 数据库

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## 3、为什么选择基于Redis分布式锁？ ##

### 1、基于数据库实现分布式锁 ###

**解释：** 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。  
**优点：**  
       1、实现方式很简单 **（简单）**  
**缺点：**  
       1、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**影响性能**（数据库需要双机部署、数据同步、主备切换）  
       2、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**不具备可重入的特性**（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、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**没有锁失效机制**（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

### 2、基于ZooKeeper实现分布式锁 ###

**解释：** 创建一个目录mylock，线程A想获取锁就在mylock目录下创建临时顺序节点，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，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，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。（Curator这个做zookeeper的客户端）  
**优点：**  
       1、具备**高可用**、**可重入**、**阻塞锁特性**，可解决**失效死锁**问题。  
**缺点：**  
       1、因为需要**频繁**的**创建和删除**节点，性能上不如Redis方式。

### 3、基于Redis实现分布式锁 ###

**解释：** 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（或者业务Id），通过此在释放锁的时候进行判断。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。释放锁的时候，通过UUID（或者业务Id）判断是不是该锁，若是该锁，则执行delete进行锁释放。（redisson这个做redis的客户端）  
**优点：**  
       1、Redis有很**高的性能**；  
       2、Redis命令对此支持较好，实现起来比较方便；  
**缺点：**  
       1、没有zookeeper稳定

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## 4、如何实现基于zookeeper分布式锁 ##

（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。

代码下载地址： [源码地址][Link 1]

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## 5、如何实现基于redis分布式锁 ##

（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（或者业务Id），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（或者业务Id）判断是不是该锁，若是该锁，则执行delete进行锁释放。

代码下载地址： [源码地址][Link 2]

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[Link 1]: https://download.csdn.net/download/wtyicy/15892280
[Link 2]: https://download.csdn.net/download/wtyicy/15891440