1、 基于数据库:
a、利用唯一索引约束; b、利用数据自带的排他锁
2、基于缓存:利用setnx()返回值
3、基于ZooKeeper:
a、利用Zookeeper同一个目录下只能有一个唯一文件名 b、利用Zookeeper分布式锁客户端Curator
注意:需要考虑的因素:单点、可重入、阻塞、失效时间
一、基于数据库的实现方式
基于数据库的方式的核心思想是:在数据库中创建一张表,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,成功插入说明可以获取锁,执行完成后删除对应的行数据释放锁。
1、创建一个表
DROP TABLE IF EXISTS `method_lock`;
CREATE TABLE `method_lock` (
`id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
`method_name` varchar(64) NOT NULL COMMENT '锁定的方法名',
`desc1` varchar(255) NOT NULL COMMENT '备注信息',
`update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
PRIMARY KEY (`id`),
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, desc1) VALUES ('methodName', '测试的methodName');
因为我们的method_name做了一个唯一性约束,这里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该方法的锁,可以执行方法中的内容。
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 ='methodName';
注意:这只是使用基于数据库的一种方式,使用数据库实现分布式锁还有很多其他玩法;
使用基于数据库的这种实现方式很简单,但是对于分布式锁应该具备的条件来说,它还有一些其他问题需要解决及优化:
- 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,数据需要双机部署,数据同步,主备切换;
- 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;
- 没有锁失效机制,以为内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;
- 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;
- 在实施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。
二、基于Redis的实现方式
1、选用Redis实现分布式锁原因:
a、Redis有很高的性能
b、Redis命令对此支持较好,实现比较方便
2、使用命令介绍:
a、SETNX:SETNX key val:当且仅当不存在时,set一个key为val的字符串,返回1;当key存在,则说明都不做,返回0;
b、expire:expire key timeout :为key设置一个超时时间,单位为second,超过这个时间锁自动释放,避免死锁。
c、delete:delete key :删除key
3、实现思想:
- 获取锁的时候,用setnx加锁,并使用expire命令为锁添加一个超时时间,超过改时间则自动释放锁,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。
- 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判断是不是该锁,若是该锁,则执行delete进行锁释放。
/**
* @author zhengzheng046
*/
public class DistributedLok {
private final JedisPool jedisPool;
public DistributedLok(JedisPool jedisPool) {
this.jedisPool = jedisPool;
}
/**
* 获取锁
*
* @param lockname
* @param acquireTimeOut
* @param timeout
* @return
*/
public String lockWithTimeout(String lockname, long acquireTimeOut, long timeout) {
Jedis conn = null;
String retIdentifier = null;
try {
conn = jedisPool.getResource();
String identifier = UUID.randomUUID().toString();
//锁名,即key值
String lockKey = "lock:" + lockname;
//超时时间,上锁后超过时间,自动释放
int lockExpire = (int) timeout / 1000;
//获取锁的超时时间,超过这个时间,锁自动释放
long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeOut;
while (System.currentTimeMillis() < end) {
if (conn.setnx(lockKey, identifier) == 1) {
conn.expire(lockKey, lockExpire);
retIdentifier = identifier;
return retIdentifier;
}
if (conn.tt1(lockKey) == -1) {
conn.expire(lockKey, lockExpire);
}
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//连接关闭
conn.close();
}
return retIdentifier;
}
/**
* 释放锁
* @param lockName
* @param identifier
* @return
*/
public boolean releaseLock(String lockName, String identifier) {
Jedis conn = null;
String lockKey = "lock:" + lockName;
boolean retflag = false;
try {
conn = jedisPool.getResource();
while(true){
//监视lock,准备开启事务
conn.watch(lockKey);
//通过前面返回的value值判断是不是该锁,若是改锁,则删除,释放锁
if (identifier.equals(conn.get(lockKey))){
Transaction transaction = conn.multi();
transaction.del(lockKey);
List<Object> results = transaction.exec();
if (results == null){
continue;
}
retflag = true;
conn.unwatch();
break;
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
conn.close();
}
return retflag;
}
}
三、基于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:
- 穿件一个mylock目录
- 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,判断自己是不是最小节点,设置监听比自己次小的节点;
- 线程A处理完成,删除自己的节点,线程B监听到变更事件,判断自己是谁不是最小的节点,如果是则获得锁。
注意: 这里推荐用Apache的开源库Curator,它是一种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,阻塞锁的特性,可很好的解决锁失效问题。
缺点:因为需要频繁的创建和删除节点,性能上不如redis方式快;