ZooKeeper實現分布式鎖
阿新 • • 發佈：2018-05-20
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5.當調用完共享資源後，調用unlock（）方法，關閉zk，進而可以引發監聽事件，釋放該鎖。
實現的分布式鎖是嚴格的按照順序訪問的並發鎖。
5.詳細見代碼註釋
全部代碼下載：CSDN鏈接：CSDN鏈接;寫文章不易，歡迎大家采我的文章，以及給出有用的評論，當然大家也可以關註一下我的github；多謝；
1.分布式鎖的由來：
在程序開發過程中不得不考慮的就是並發問題。在java中對於同一個jvm而言，jdk已經提供了lock和同步等。但是在分布式情況下，往往存在多個進程對一些資源產生競爭關系，而這些進程往往在不同的機器上，這個時候jdk中提供的已經不能滿足。分布式鎖顧明思議就是可以滿足分布式情況下的並發鎖。 下面我們講解怎麽利用zk實現分布式鎖。
2.實現思路：
2.1 zk簡單介紹：
ZooKeeper是Apache軟件基金會的一個軟件項目，他為大型分布式計算提供開源的分布式配置服務、同步服務和命名註冊。在 ZooKeeper 中，節點類型可以分為持久節點（PERSISTENT ）、臨時節點（EPHEMERAL），以及時序節點（SEQUENTIAL ），具體在節點創建過程中，一般是組合使用，可以生成 4 種節點類型：持久節點（PERSISTENT），持久順序節點（PERSISTENT_SEQUENTIAL），臨時節點（EPHEMERAL），臨時順序節點（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）；具體節點含義，谷歌之。
2.2 利用zk實現：
當很多進程需要訪問共享資源時，我們可以通過zk來實現分布式鎖。主要步驟是：
1.建立一個節點，假如名為：lock 。節點類型為持久節點（PERSISTENT）
2.每當進程需要訪問共享資源時，會調用分布式鎖的lock()或tryLock()方法獲得鎖，這個時候會在第一步創建的lock節點下建立相應的順序子節點，節點類型為臨時順序節點（EPHEMERAL_SEQUENTIAL），通過組成特定的名字name+lock+順序號。
3.在建立子節點後，對lock下面的所有以name開頭的子節點進行排序，判斷剛剛建立的子節點順序號是否是最小的節點，假如是最小節點，則獲得該鎖對資源進行訪問。
5.當調用完共享資源後，調用unlock（）方法，關閉zk，進而可以引發監聽事件，釋放該鎖。
實現的分布式鎖是嚴格的按照順序訪問的並發鎖。
3.代碼實現：
下面將講解使用java實現分布式鎖：
1.建立類DistributedLock，實現java.util.concurrent.locks.Lock;和org.apache.zookeeper.Watcher接口
2.實現lock下面的方法：主要包括lock，tryLock，unlock等
3.實現watcher接口下的process方法。
5.詳細見代碼註釋
package cn.wpeace.zktest;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
/**
* @author peace
*
*/
public class DistributedLock implements Lock, Watcher{
private ZooKeeper zk;
private String root = "/locks";//根
private String lockName;//競爭資源的標誌
private String waitNode;//等待前一個鎖
private String myZnode;//當前鎖
private CountDownLatch latch;//計數器
private CountDownLatch connectedSignal=new CountDownLatch(1);
private int sessionTimeout = 30000;
/**
* 創建分布式鎖,使用前請確認config配置的zookeeper服務可用
* @param config 192.168.1.127:2181
* @param lockName 競爭資源標誌,lockName中不能包含單詞_lock_
*/
public DistributedLock(String config, String lockName){
this.lockName = lockName;
// 創建一個與服務器的連接
try {
zk = new ZooKeeper(config, sessionTimeout, this);
connectedSignal.await();
Stat stat = zk.exists(root, false);//此去不執行 Watcher
if(stat == null){
// 創建根節點
zk.create(root, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.PERSISTENT);
}
} catch (IOException e) {
throw new LockException(e);
} catch (KeeperException e) {
throw new LockException(e);
} catch (InterruptedException e) {
throw new LockException(e);
}
}
/**
* zookeeper節點的監視器
*/
public void process(WatchedEvent event) {
//建立連接用
if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){
connectedSignal.countDown();
return;
}
//其他線程放棄鎖的標誌
if(this.latch != null) {
this.latch.countDown();
}
}
public void lock() {
try {
if(this.tryLock()){
System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId() + " " +myZnode + " get lock true");
return;
}
else{
waitForLock(waitNode, sessionTimeout);//等待鎖
}
} catch (KeeperException e) {
throw new LockException(e);
} catch (InterruptedException e) {
throw new LockException(e);
}
}
public boolean tryLock() {
try {
String splitStr = "_lock_";
if(lockName.contains(splitStr))
throw new LockException("lockName can not contains \\u000B");
//創建臨時子節點
myZnode = zk.create(root + "/" + lockName + splitStr, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
System.out.println(myZnode + " is created ");
//取出所有子節點
List<String> subNodes = zk.getChildren(root, false);
//取出所有lockName的鎖
List<String> lockObjNodes = new ArrayList<String>();
for (String node : subNodes) {
String _node = node.split(splitStr)[0];
if(_node.equals(lockName)){
lockObjNodes.add(node);
}
}
Collections.sort(lockObjNodes);
if(myZnode.equals(root+"/"+lockObjNodes.get(0))){
//如果是最小的節點,則表示取得鎖
System.out.println(myZnode + "==" + lockObjNodes.get(0));
return true;
}
//如果不是最小的節點，找到比自己小1的節點
String subMyZnode = myZnode.substring(myZnode.lastIndexOf("/") + 1);
waitNode = lockObjNodes.get(Collections.binarySearch(lockObjNodes, subMyZnode) - 1);//找到前一個子節點
} catch (KeeperException e) {
throw new LockException(e);
} catch (InterruptedException e) {
throw new LockException(e);
}
return false;
}
public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) {
try {
if(this.tryLock()){
return true;
}
return waitForLock(waitNode,time);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return false;
}
private boolean waitForLock(String lower, long waitTime) throws InterruptedException, KeeperException {
Stat stat = zk.exists(root + "/" + lower,true);//同時註冊監聽。
//判斷比自己小一個數的節點是否存在,如果不存在則無需等待鎖,同時註冊監聽
if(stat != null){
System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId() + " waiting for " + root + "/" + lower);
this.latch = new CountDownLatch(1);
this.latch.await(waitTime, TimeUnit.MILLISECONDS);//等待，這裏應該一直等待其他線程釋放鎖
this.latch = null;
}
return true;
}
public void unlock() {
try {
System.out.println("unlock " + myZnode);
zk.delete(myZnode,-1);
myZnode = null;
zk.close();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (KeeperException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
this.lock();
}
public Condition newCondition() {
return null;
}
public class LockException extends RuntimeException {
private static final long serialVersionUID = 1L;
public LockException(String e){
super(e);
}
public LockException(Exception e){
super(e);
}
}
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4.測試：
1.下載我的工程代碼：點擊下載
2.或者直接使用該類：
DistributedLock lock = new DistributedLock("192.168.1.127:2181","lock");
lock.lock();
//共享資源
if(lock != null)
lock.unlock(); - 1
- 2
- 3
- 4
- 5
3.執行步驟：
1.啟動zk:zkServer.sh start
2.啟動測試代碼
3.執行結果： 
參考鏈接：https://blog.csdn.net/peace1213/article/details/52571445
ZooKeeper實現分布式鎖