分布式鎖是控制分布式系統之間同步訪問共享資源的一種方式。如果不同的系統或是同一個系統的不同主機之間共享了一個或一組資源，那么訪問這些資源的時候，往往需要通過一些互斥手段來防止彼此之間的干擾，以保證一致性，在這種情況下，就需要使用分布式鎖了。

在平時的實際項目開發中，我們往往很少會去在意分布式鎖，而是依賴于關系型數據庫固有的排他性來實現不同進程之間的互斥。這確實是一種非常簡便且被廣泛使用的分布式鎖實現方式。然而有一個不爭的事實是，目前絕大多數大型分布式系統的性能瓶頸都集中在數據庫操作上。因此，如果上層業務再給數據庫添加一些額外的鎖，例如行鎖、表鎖甚至是繁重的事務處理，那么就會讓數據庫更加不堪重負。

下面我們來看看使用ZooKeeper如何實現分布式鎖，這里主要講解排他鎖和共享鎖兩類分布式鎖。

排他鎖

排他鎖(Exclusive Locks，簡稱 X 鎖)，又稱為寫鎖或獨占鎖，是一種基本的鎖類型。如果事務 T1對數據對象 O1加上了排他鎖，那么在整個加鎖期間，只允許事務 T1對 O1進行讀取和更新操作，其他任何事務都不能再對這個數據對象進行任何類型的操作——直到T1釋放了排他鎖

從上面講解的排他鎖的基本概念中，我們可以看到，排他鎖的核心是如何保證當前有且僅有一個事務獲得鎖，并且鎖被釋放后，所有正在等待獲取鎖的事務都能夠被通知到。

下面我們就來看看如何借助ZooKeeper實現排他鎖：

① 定義鎖

在通常的Java開發編程中，有兩種常見的方式可以用來定義鎖，分別是synchronized機制和JDK5提供的ReentrantLock。然而，在ZooKeeper中，沒有類似于這樣的API可以直接使用，而是通過 ZooKeeper 上的數據節點來表示一個鎖，例如/exclusive_lock/lock節點就可以被定義為一個鎖，如圖：

② 獲取鎖

在需要獲取排他鎖時，所有的客戶端都會試圖通過調用 create()接口，在/exclusive_lock節點下創建臨時子節點/exclusive_lock/lock。在前面，我們也介紹了，ZooKeeper 會保證在所有的客戶端中，最終只有一個客戶端能夠創建成功，那么就可以認為該客戶端獲取了鎖。同時，所有沒有獲取到鎖的客戶端就需要到/exclusive_lock 節點上注冊一個子節點變更的Watcher監聽，以便實時監聽到lock節點的變更情況

③釋放鎖

在“定義鎖”部分，我們已經提到，/exclusive_lock/lock 是一個臨時節點，因此在以下兩種情況下，都有可能釋放鎖。 · 當前獲取鎖的客戶端機器發生宕機，那么ZooKeeper上的這個臨時節點就會被移除。 · 正常執行完業務邏輯后，客戶端就會主動將自己創建的臨時節點刪除。 無論在什么情況下移除了lock節點，ZooKeeper都會通知所有在/exclusive_lock節點上注冊了子節點變更Watcher監聽的客戶端。這些客戶端在接收到通知后，再次重新發起分布式鎖獲取，即重復“獲取鎖”過程。整個排他鎖的獲取和釋放流程，如下圖：

共享鎖

共享鎖(Shared Locks，簡稱S鎖)，又稱為讀鎖，同樣是一種基本的鎖類型。

如果事務T1對數據對象O1加上了共享鎖，那么當前事務只能對O1進行讀取操作，其他事務也只能對這個數據對象加共享鎖——直到該數據對象上的所有共享鎖都被釋放。

共享鎖和排他鎖最根本的區別在于，加上排他鎖后，數據對象只對一個事務可見，而加上共享鎖后，數據對所有事務都可見。

下面我們就來看看如何借助ZooKeeper來實現共享鎖。

① 定義鎖
和排他鎖一樣，同樣是通過 ZooKeeper 上的數據節點來表示一個鎖，是一個類似于“/shared_lock/[Hostname]-請求類型-序號”的臨時順序節點，例如/shared_lock/host1-R-0000000001，那么，這個節點就代表了一個共享鎖，如圖所示：

② 獲取鎖

在需要獲取共享鎖時，所有客戶端都會到/shared_lock 這個節點下面創建一個臨時順序節點，如果當前是讀請求，那么就創建例如/shared_lock/host1-R-0000000001的節點;如果是寫請求，那么就創建例如/shared_lock/host2-W-0000000002的節點。

判斷讀寫順序

通過Zookeeper來確定分布式讀寫順序，大致分為四步

(1)創建完節點后，獲取/shared_lock節點下所有子節點，并對該節點變更注冊監聽。

(2)確定自己的節點序號在所有子節點中的順序。

(3)對于讀請求：若沒有比自己序號小的子節點或所有比自己序號小的子節點都是讀請求，那么表明自己已經成功獲取到共享鎖，同時開始執行讀取邏輯，若有寫請求，則需要等待。對于寫請求：若自己不是序號最小的子節點，那么需要等待。

(4)接收到Watcher通知后，重復步驟1

③ 釋放鎖，其釋放鎖的流程與獨占鎖一致。


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