java分布式锁的三种实现方式

2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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分布式锁的核心思想，就是使用外部的一块共享的区域，来完成锁的实现。

一、使用mysql数据库实现（基本不用）

1、使用数据库悲观锁

可以使用select ... for update 来实现分布式锁。

例如：建一个lock表，获取锁就是插入一条数据，移除锁就是删除掉这条数据，使用mysql的for update来保证原子性。

2、使用数据库乐观锁

增加一个version字段，每次更新修改，都会自增加一。

例如：为id是1的用户余额加10

select version,balance from account where user_id ='1';

进行更新时,where条件附带上版本号：

update account set balance = balance+10 ,version = version+1 where version 
= #{version} and user_id ='1';

如果更新失败，则循环上面两步

二、使用redis实现（常用）

1、使用setnx+expire命令实现

setnx是set if not exists 的缩写,也就是只有不存在的时候才设置rediskey 设置成功时返回 1 , 设置失败时返回 0

if（jedis.setnx(key,lock_value) == 1）{ //setnx加锁
    expire（key，100）; //设置过期时间
    try {
        do something  //业务处理
    }catch(){
    }
  finally {
       jedis.del(key); //释放锁
    }
}

缺点：

加锁操作和设置超时时间是分开的。假设在执行完setnx加锁后，正要执行expire设置过期时间时，出现问题，则锁永远无法释放。所以需要使用lua脚本来使setnx+expire成为原子操作
如果超时时间过短，会出现业务还未结束，锁就被释放的情况。

2、Redisson框架（常用）

Redisson是一个知名的、优秀的redis客户端类库，封装了大量的基于redis的复杂的一些操作

redission原理图：

java分布式锁的三种实现方式

当线程加锁成功后，会启动一个后台线程，会每隔10秒检查一下，还持有锁，那么就会不断的延长锁key的30秒生存时间。因此，Redisson就是使用watch dog解决了锁过期释放，业务没执行完问题。

Redisson底层大量使用lua脚本来保证原子性操作，如下面的尝试加锁代码：

java分布式锁的三种实现方式

简单使用方法：

1、引入依赖

<dependency>
   <groupId>org.redisson</groupId>
   <artifactId>redisson</artifactId>
</dependency>

2、配置redisson

     @Bean(name = "redisClient")
    public RedissonClient redisClient() {
        Config config = new Config();
        config.useSingleServer()
                .setPassword("123456")
                .setTimeout(1000000)
                .setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
        ;
        return  Redisson.create(config);
    }

3、业务中使用

//1、获取锁
RLock rLock = redisClient.getLock("lock_key");
try{
    //2、加锁
    rLock.lock();
    //业务代码……
}finally{
    //3、释放锁
    rLock.unlock();
}

3、RedLock

redis主从复制架构的问题：

客户端 A 从 master 获取到锁
在 master 将锁同步到 slave 之前，master 宕掉了。
slave 节点被晋级为 master 节点
客户端 B 取得了同一个资源被客户端 A 已经获取到的另外一个锁。安全失效！

正式为了解决上面的问题，才有了基于redis实现的分布式锁——RedLock

它能够保证以下特性：

互斥性：在任何时候，只能有一个客户端能够持有锁；
避免死锁：当客户端拿到锁后，即使发生了网络分区或者客户端宕机，也不会发生死锁；（利用key的存活时间）
容错性：只要多数节点的redis实例正常运行，就能够对外提供服务，加锁或者释放锁；

而非redLock是无法满足互斥性的。

三、使用zookeeper实现

Zookeeper的节点Znode有四种类型：

持久节点：默认的节点类型。创建节点的客户端与zookeeper断开连接后，该节点依旧存在。
持久顺序节点：所谓顺序节点，就是在创建节点时，Zookeeper根据创建的时间顺序给该节点名称进行编号，持久节点顺序节点就是有顺序的持久节点。
临时节点：和持久节点相反，当创建节点的客户端与zookeeper断开连接后，临时节点会被删除。
临时顺序节点：有顺序的临时节点（用于实现分布式锁）。

zookeeper分布式锁原理步骤：

zookeeper首先创建一个/lock节点
当有节点获取锁时，先为这个节点创建临时节点，例如lock-702564158761685-000001，序列号按创建顺序递增。
zookeeper会检查 lock-702564158761685-000001 是否/lock下的最小节点，如果是该节点得到锁，否则监听 lock-702564158761685-000001 前一个节点状态
当前一个节点的释放锁时会通知（唤醒）后一个节点，（这样只监听前一个节点的方式，避免了线程“惊群效应”）。

java分布式锁的三种实现方式

简单使用方法：

1、引入依赖

        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-recipes</artifactId>
        </dependency>

2、创建zk客户端CuratorFramework

CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.builder()
                    .connectString(CONNECT_ADDR)
                    .retryPolicy(retryPolicy)
                    .connectionTimeoutMs(CONNECTION_TIMEOUT)
                    .sessionTimeoutMs(SESSION_TIMEOUT)
                    .build();
client.start();

3、业务中使用


//1、创建临时顺序节点
InterProcessMutex mutex = new InterProcessMutex(client, "/locks/" + workNumber) 
try{
    //2、加锁
    mutex.acquire();
    //业务代码
} finally {
    //3、解锁
    mutex.release();
}

扩展：curator recipes 中的各种锁：