肝一下ZooKeeper实现分布式锁的方案，附带实例！

����,����zookeeper客户端选型
原生zookeeper客户端，有watcher一次性、无超时重连机制等一系列问题

ZkClient，解决了原生客户端一些问题，一些存量老系统中还在使用

curator，提供了各种应用场景（封装了分布式锁，计数器等），新项目首选

分布式锁使用场景
在单体项目中jvm中的锁即可完成需要，但是微服务、分布式环境下，同一个服务可能部署在多台服务器上，多个jvm之间无法通过常用的jvm锁来完成同步操作，需要借用分布式锁来完成上锁、释放锁。例如在订单服务中，我们需要根据日期来生成订单号流水，就有可能产生相同的时间日期，从而出现重复订单号。

zookeeper分布式锁实现原理
zookeeper中规定，在同一时刻，不能有多个客户端创建同一个节点，我们可以利用这个特性实现分布式锁。zookeeper临时节点只在session生命周期存在，session一结束会自动销毁。

watcher机制，在代表锁资源的节点被删除，即可以触发watcher解除阻塞重新去获取锁，这也是zookeeper分布式锁较其他分布式锁方案的一大优势。

基于临时节点方案
第一种方案实现较为简单，逻辑就是谁创建成功该节点，谁就持有锁，创建失败的自己进行阻塞，A线程先持有锁，B线程获取失败就会阻塞，同时对/lockPath设置监听，A线程执行完操作后删除节点，触发监听器，B线程此时解除阻塞，重新去获取锁。

临时节点
我们模仿原生jdk的lock接口设计，采用模板方法设计模式来编写分布式锁，这样的好处是扩展性强，我们可以快速切换到redis分布式锁、数据库分布式锁等实现方式。

创建Lock接口

public interface Lock {    /**     * 获取锁     */    void getLock() throws Exception;    /**     * 释放锁     */    void unlock() throws Exception;}

AbstractTemplateLock抽象类

public abstract class AbstractTemplateLock implements Lock {    @Override    public void getLock() {        if (tryLock()) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取锁成功");        } else {            //等待            waitLock();//事件监听 如果节点被删除则可以重新获取            //重新获取            getLock();        }    }    protected abstract void waitLock();    protected abstract boolean tryLock();    protected abstract void releaseLock();    @Override    public void unlock() {        releaseLock();    }}

zookeeper分布式锁逻辑

@Slf4jpublic class ZkTemplateLock extends AbstractTemplateLock {    private static final String zkServers = "127.0.0.1:2181";    private static final int sessionTimeout = 8000;    private static final int connectionTimeout = 5000;    private static final String lockPath = "/lockPath";    private ZkClient client;    public ZkTemplateLock() {        client = new ZkClient(zkServers, sessionTimeout, connectionTimeout);        log.info("zk client 连接成功:{}",zkServers);    }    @Override    protected void waitLock() {        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);        IZkDataListener listener = new IZkDataListener() {            @Override            public void handleDataDeleted(String dataPath) throws Exception {                System.out.println("监听到节点被删除");                latch.countDown();            }            @Override            public void handleDataChange(String dataPath, Object data) throws Exception {}        };        //完成 watcher 注册        client.subscribeDataChanges(lockPath, listener);        //阻塞自己        if (client.exists(lockPath)) {            try {                latch.await();            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }        //取消watcher注册        client.unsubscribeDataChanges(lockPath, listener);    }    @Override    protected boolean tryLock() {        try {            client.createEphemeral(lockPath);            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取到锁");        } catch (Exception e) {            log.error("创建失败");            return false;        }        return true;    }    @Override    public void releaseLock() {       client.delete(this.lockPath);    }}

缺点：

每次去竞争锁，都只会有一个线程拿到锁，当线程数庞大时会发生“惊群”现象，zookeeper节点可能会运行缓慢甚至宕机。这是因为其他线程没获取到锁时都会监听/lockPath节点，当A线程释放完毕，海量的线程都同时停止阻塞，去争抢锁，这种操作十分耗费资源，且性能大打折扣。

基于临时顺序节点方案
临时顺序节点与临时节点不同的是产生的节点是有序的，我们可以利用这一特点，只让当前线程监听上一序号的线程，每次获取锁的时候判断自己的序号是否为最小，最小即获取到锁，执行完毕就删除当前节点继续判断谁为最小序号的节点。

序列化节点

临时顺序节点
临时顺序节点操作源码

@Slf4jpublic class ZkSequenTemplateLock extends AbstractTemplateLock {    private static final String zkServers = "127.0.0.1:2181";    private static final int sessionTimeout = 8000;    private static final int connectionTimeout = 5000;    private static final String lockPath = "/lockPath";    private String beforePath;    private String currentPath;    private ZkClient client;    public ZkSequenTemplateLock() {        client = new ZkClient(zkServers);        if (!client.exists(lockPath)) {            client.createPersistent(lockPath);        }        log.info("zk client 连接成功:{}",zkServers);    }    @Override    protected void waitLock() {        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);        IZkDataListener listener = new IZkDataListener() {            @Override            public void handleDataDeleted(String dataPath) throws Exception {                System.out.println("监听到节点被删除");                latch.countDown();            }            @Override            public void handleDataChange(String dataPath, Object data) throws Exception {}        };        //给排在前面的节点增加数据删除的watcher，本质是启动另一个线程去监听上一个节点        client.subscribeDataChanges(beforePath, listener);        //阻塞自己        if (client.exists(beforePath)) {            try {                System.out.println("阻塞"+currentPath);                latch.await();            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }        //取消watcher注册        client.unsubscribeDataChanges(beforePath, listener);    }    @Override    protected boolean tryLock() {        if (currentPath == null) {            //创建一个临时顺序节点            currentPath = client.createEphemeralSequential(lockPath + "/", "lock-data");            System.out.println("current:" + currentPath);        }        //获得所有的子节点并排序。临时节点名称为自增长的字符串        List<String> childrens = client.getChildren(lockPath);        //排序list，按自然顺序排序        Collections.sort(childrens);        if (currentPath.equals(lockPath + "/" + childrens.get(0))) {            return true;        } else {            //如果当前节点不是排第一，则获取前面一个节点信息，赋值给beforePath            int curIndex = childrens.indexOf(currentPath.substring(lockPath.length() + 1));            beforePath = lockPath + "/" + childrens.get(curIndex - 1);        }        System.out.println("beforePath"+beforePath);        return false;    }    @Override    public void releaseLock() {        System.out.println("delete:" + currentPath);        client.delete(currentPath);    }}

Curator分布式锁工具
curator提供了以下种类的锁：

• 共享可重入锁（Shared Reentrant Lock）：全局同步锁，同一时间不会有两个客户端持有一个锁

• 共享锁：与共享可重入锁类似，但是不可重入（有时候会因为这个原因造成死锁）

• 共享可重入读写锁

• 共享信号量

• Multi Shared Lock：管理多种锁的容器实体

我们采用第一种Shared Reentrant Lock中的InterProcessMutex来完成上锁、释放锁的的操作

public class ZkLockWithCuratorTemplate implements Lock {    // zk host地址    private String host = "localhost";    // zk自增存储node    private String lockPath = "/curatorLock";    // 重试休眠时间    private static final int SLEEP_TIME_MS = 1000;    // 最大重试1000次    private static final int MAX_RETRIES = 1000;    //会话超时时间    private static final int SESSION_TIMEOUT = 30 * 1000;    //连接超时时间    private static final int CONNECTION_TIMEOUT = 3 * 1000;        //curator核心操作类    private CuratorFramework curatorFramework;    InterProcessMutex lock;   public ZkLockWithCuratorTemplate() {       curatorFramework = CuratorFrameworkFactory.builder()               .connectString(host)               .connectionTimeoutMs(CONNECTION_TIMEOUT)               .sessionTimeoutMs(SESSION_TIMEOUT)               .retryPolicy(new ExponentialBackoffRetry(SLEEP_TIME_MS, MAX_RETRIES))               .build();       curatorFramework.start();       lock = new InterProcessMutex (curatorFramework, lockPath);    }    @Override    public void getLock() throws Exception {        //5s后超时释放锁         lock.acquire(5, TimeUnit.SECONDS);    }    @Override    public void unlock() throws Exception {        lock.release();    }}

源码以及测试类地址

https://github.com/Motianshi/distribute-tool