一、Zookeeper是什么
Zookeeper是一个高性能的分布式系统的协调服务。它在一个简单的接口里暴露公共服务：像命名、配置管理、同步、和群组服务，所以你没有必要从头开始实现它们。你可以使用现成的Zookeeper去实现共识、群组管理、领导人选举和业务协议。并且你可以在它的基础之上建立自己特定的需求。
二、Zookeeper分布式锁的实现原理
利用临时顺序节点实现Zookeeper分布式锁。
- 1、首先为一个lock场景，在zookeeper中指定对应的一个根节点，用于记录资源竞争的内容，称之为/lock_node
- 2、每个lock创建后，会lazy在zookeeper中创建一个node节点，表明对应的资源竞争标识。 (小技巧：node节点为EPHEMERAL_SEQUENTIAL，自增长的临时节点)。比如有两个客户端创建znode，那分别为/lock_node/lock-1、/lock_node/lock-2
- 3、进行lock操作时，获取对应lock根节点下的所有字节点，也即处于竞争中的资源标识
- 4、按照Fair竞争的原则，按照对应的自增内容做排序，取出编号最小的一个节点做为lock的owner，判断自己的节点id是否就为owner id，如果是则返回，lock成功。
- 5、如果自己非owner id，按照排序的结果找到序号比自己前一位的id，关注它锁释放的操作(也就是exist watcher)，形成一个链式的触发过程。
unlock过程
- 6、将自己id对应的节点删除即可，对应的下一个排队的节点就可以收到Watcher事件，从而被唤醒得到锁后退出
ZooKeeper的几个特性让它非常合适作为分布式锁服务
- zookeeper支持watcher机制，这样实现阻塞锁，可以watch锁数据，等到数据被删除，zookeeper会通知客户端去重新竞争锁。
- zookeeper的数据可以支持临时节点的概念，即客户端写入的数据是临时数据，在客户端宕机后，临时数据会被删除，这样就实现了锁的异常释放。使用这样的方式，就不需要给锁增加超时自动释放的特性了。
三、Zookeeper分布式锁应用
Curator是Netflix公司开源的一个Zookeeper客户端，与Zookeeper提供的原生客户端相比，Curator的抽象层次更高，简化了Zookeeper客户端的开发量。
使用场景
1、创建ZooKeeperConnector.java
package com.robot.zookeeper.components;
import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.apache.curator.utils.CloseableUtils;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
/**
* @author: 会跳舞的机器人
* @date: 2017/6/21 18:07
* @description:ZooKeeper连接器
*/
public class ZooKeeperConnector {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());
/**
* 连接IP端口信息，格式为：10.1.74.75:2281,10.1.74.75:2282,10.1.74.75:2283
*/
private String hosts;
private CuratorFramework client;
private static final int DEFAULT_SESSION_TIMEOUT_MS = 30 * 1000;
private static final int DEFAULT_CONNECTION_TIMEOUT_MS = 10 * 1000;
private int sessionTimeout = DEFAULT_SESSION_TIMEOUT_MS;
private int connectionTimeout = DEFAULT_CONNECTION_TIMEOUT_MS;
/**
* 连接ZooKeeper
*/
public void connect() {
RetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3);
client = CuratorFrameworkFactory.newClient(hosts, sessionTimeout, connectionTimeout, retryPolicy);
client.start();
logger.info("Successfully connected to Zookeeper [{}] ", hosts);
}
/**
* 关闭ZooKeeper的连接
*/
public void close() {
CloseableUtils.closeQuietly(client);
}
/**
* 重连
*
* @return
*/
public CuratorFramework reConnect() {
connect();
return client;
}
public String getHosts() {
return hosts;
}
public void setHosts(String hosts) {
this.hosts = hosts;
}
public CuratorFramework getClient() {
if (client == null) {
connect();
}
return client;
}
public void setClient(CuratorFramework client) {
this.client = client;
}
public int getSessionTimeout() {
return sessionTimeout;
}
public void setSessionTimeout(int sessionTimeout) {
this.sessionTimeout = sessionTimeout;
}
public int getConnectionTimeout() {
return connectionTimeout;
}
public void setConnectionTimeout(int connectionTimeout) {
this.connectionTimeout = connectionTimeout;
}
}
2、创建AccountLock.java
package com.robot.zookeeper.utils;
import com.robot.zookeeper.components.ZooKeeperConnector;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @author: 会跳舞的机器人
* @date: 2017/6/22 10:16
* @description:账户分布式锁
*/
public class AccountLock {
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());
/**
* 共享锁
*/
InterProcessMutex lock;
/**
* 是否获取到锁
*/
boolean wasAcquired = false;
/**
* 构造器
*
* @param path
* @param zooKeeperConnector
*/
public AccountLock(String path, ZooKeeperConnector zooKeeperConnector) {
lock = new InterProcessMutex(zooKeeperConnector.getClient(), path);
}
/**
* 尝试加锁并等待
*
* @param timeOut 超时时间（秒），-1表示不等待
* @return true表示获取锁成功，false表示获取锁失败
*/
public boolean acquire(int timeOut) {
try {
if (timeOut == -1) {
wasAcquired = lock.acquire(-1, null);
} else {
wasAcquired = lock.acquire(timeOut, TimeUnit.SECONDS);
}
} catch (Exception e) {
logger.error("Get lock time out error", e.getMessage());
wasAcquired = false;
}
return wasAcquired;
}
/**
* 尝试加锁并等待
*
* @param timeOut timeOut 超时时间，-1表示不等待
* @param timeUnit 超时时间单位
* @return true表示获取锁成功，false表示获取锁失败
*/
public boolean acquire(int timeOut, TimeUnit timeUnit) {
try {
wasAcquired = lock.acquire(timeOut, timeUnit);
} catch (Exception e) {
logger.error("Get lock time out error", e.getMessage());
wasAcquired = false;
}
return wasAcquired;
}
/**
* 释放锁
*/
public void release() {
if (wasAcquired) {
try {
lock.release();
} catch (Exception e) {
logger.error("release lock error", e.getMessage());
}
}
}
}
3、测试类
package com.robot.zookeeper;
import com.robot.zookeeper.components.ZooKeeperConnector;
import com.robot.zookeeper.utils.AccountLock;
/**
* @author: 会跳舞的机器人
* @date: 2017/6/22 10:34
* @description:
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
final ZooKeeperConnector zooKeeperConnector = new ZooKeeperConnector();
zooKeeperConnector.setHosts("192.168.133.128:2181,192.168.133.129:2182,192.168.133.130:2183");
zooKeeperConnector.connect();
/**
* 创建4个线程去获取锁
*/
for (int i = 1; i < 5; i++) {
Thread thread = new Thread() {
@Override
public void run() {
AccountLock accountLock = new AccountLock("/ACCOUNT/221890", zooKeeperConnector);
boolean wasAcquired = accountLock.acquire(10);
if (wasAcquired) {
System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "获取到锁");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
accountLock.release();
System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "释放锁");
}
}
};
thread.start();
}
}
}
输出结果：
线程Thread-3获取到锁
线程Thread-3释放锁
线程Thread-4获取到锁
线程Thread-4释放锁
线程Thread-2获取到锁
线程Thread-2释放锁
线程Thread-1获取到锁
线程Thread-1释放锁
账户加锁的时候，我们针对用户的ID进行加锁，在测试类中，我们创建了4个线程去获取锁，从输出结果可以看出每次只有一个线程能获取到锁，并且在该线程释放锁之后，其他的线程才能获取到锁。
当然，测试类中的ZooKeeperConnector的初始化一般都是通过Spring进行管理
<beans>
<bean id="zkConnector" class="com.baibei.component.zk.ZooKeeperConnector"
init-method="connect" lazy-init="false">
<property name="hosts" value="#{environment['ZOOKEEPER.CONNECTION.HOSTS']}" />
</bean>
</beans>
Demo中所需要的maven配置如下：
<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-framework</artifactId>
<version>2.10.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-recipes</artifactId>
<version>2.10.0</version>
</dependency>
<!-- curator的内嵌包版本存在问题，所以用这个版本来替代-->
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>18.0</version>
</dependency>
