一般实现分布式锁都有哪些方式？使用 redis 如何设计分布式锁？使用 zk 来设计分布式锁可以吗？这两种分布式锁的实现方式哪种效率比较高？

面试题

一般实现分布式锁都有哪些方式？使用 redis 如何设计分布式锁？使用 zk 来设计分布式锁可以吗？这两种分布式锁的实现方式哪种效率比较高？

面试官心理分析

其实一般问问题，都是这么问的，先问问你 zk，然后其实是要过度到 zk 关联的一些问题里去，比如分布式锁。因为在分布式系统开发中，分布式锁的使用场景还是很常见的。

面试题剖析

redis 分布式锁

官方叫做RedLock算法，是 redis 官方支持的分布式锁算法。

这个分布式锁有 3 个重要的考量点：

互斥（只能有一个客户端获取锁）

不能死锁

容错（只要大部分 redis 节点创建了这把锁就可以）

redis 最普通的分布式锁

第一个最普通的实现方式，就是在 redis 里创建一个 key，这样就算加锁。

SET my:lock 随机值 NX PX30000

执行这个命令就 ok。

NX：表示只有key不存在的时候才会设置成功。（如果此时 redis 中存在这个 key，那么设置失败，返回nil）

PX 30000：意思是 30s 后锁自动释放。别人创建的时候如果发现已经有了就不能加锁了。

释放锁就是删除 key ，但是一般可以用lua脚本删除，判断 value 一样才删除：

-- 删除锁的时候，找到 key 对应的 value，跟自己传过去的 value 做比较，如果是一样的才删除。ifredis.call("get",KEYS[1])==ARGV[1]thenreturnredis.call("del",KEYS[1])elsereturn0end

为啥要用随机值呢？因为如果某个客户端获取到了锁，但是阻塞了很长时间才执行完，比如说超过了 30s，此时可能已经自动释放锁了，此时可能别的客户端已经获取到了这个锁，要是你这个时候直接删除 key 的话会有问题，所以得用随机值加上面的lua脚本来释放锁。

但是这样是肯定不行的。因为如果是普通的 redis 单实例，那就是单点故障。或者是 redis 普通主从，那 redis 主从异步复制，如果主节点挂了（key 就没有了），key 还没同步到从节点，此时从节点切换为主节点，别人就可以 set key，从而拿到锁。

RedLock 算法

这个场景是假设有一个 redis cluster，有 5 个 redis master 实例。然后执行如下步骤获取一把锁：

获取当前时间戳，单位是毫秒；

跟上面类似，轮流尝试在每个 master 节点上创建锁，过期时间较短，一般就几十毫秒；

尝试在大多数节点上建立一个锁，比如 5 个节点就要求是 3 个节点n / 2 + 1；

客户端计算建立好锁的时间，如果建立锁的时间小于超时时间，就算建立成功了；

要是锁建立失败了，那么就依次之前建立过的锁删除；

只要别人建立了一把分布式锁，你就得不断轮询去尝试获取锁。

redis-redlock

zk 分布式锁

zk 分布式锁，其实可以做的比较简单，就是某个节点尝试创建临时 znode，此时创建成功了就获取了这个锁；这个时候别的客户端来创建锁会失败，只能注册个监听器监听这个锁。释放锁就是删除这个 znode，一旦释放掉就会通知客户端，然后有一个等待着的客户端就可以再次重新加锁。

/**

* ZooKeeperSession

*

* @author bingo

* @since 2018/11/29

*

*/publicclassZooKeeperSession{privatestaticCountDownLatchconnectedSemaphore=newCountDownLatch(1);privateZooKeeperzookeeper;privateCountDownLatchlatch;publicZooKeeperSession(){try{this.zookeeper=newZooKeeper("192.168.31.187:2181,192.168.31.19:2181,192.168.31.227:2181",50000,newZooKeeperWatcher());try{connectedSemaphore.await();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}System.out.println("ZooKeeper session established......");}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}}/**

    * 获取分布式锁

    *

    * @param productId

    */publicBooleanacquireDistributedLock(LongproductId){Stringpath="/product-lock-"+productId;try{zookeeper.create(path,"".getBytes(),Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.EPHEMERAL);returntrue;}catch(Exceptione){while(true){try{// 相当于是给node注册一个监听器，去看看这个监听器是否存在Statstat=zk.exists(path,true);if(stat!=null){this.latch=newCountDownLatch(1);this.latch.await(waitTime,TimeUnit.MILLISECONDS);this.latch=null;}zookeeper.create(path,"".getBytes(),Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.EPHEMERAL);returntrue;}catch(Exceptionee){continue;}}}returntrue;}/**

    * 释放掉一个分布式锁

    *

    * @param productId

    */publicvoidreleaseDistributedLock(LongproductId){Stringpath="/product-lock-"+productId;try{zookeeper.delete(path,-1);System.out.println("release the lock for product[id="+productId+"]......");}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}}/**

    * 建立zk session的watcher

    *

    * @author bingo

    * @since 2018/11/29

    *

    */privateclassZooKeeperWatcherimplementsWatcher{publicvoidprocess(WatchedEventevent){System.out.println("Receive watched event: "+event.getState());if(KeeperState.SyncConnected==event.getState()){connectedSemaphore.countDown();}if(this.latch!=null){this.latch.countDown();}}}/**

    * 封装单例的静态内部类

    *

    * @author bingo

    * @since 2018/11/29

    *

    */privatestaticclassSingleton{privatestaticZooKeeperSessioninstance;static{instance=newZooKeeperSession();}publicstaticZooKeeperSessiongetInstance(){returninstance;}}/**

    * 获取单例

    *

    * @return

    */publicstaticZooKeeperSessiongetInstance(){returnSingleton.getInstance();}/**

    * 初始化单例的便捷方法

    */publicstaticvoidinit(){getInstance();}}

也可以采用另一种方式，创建临时顺序节点：

如果有一把锁，被多个人给竞争，此时多个人会排队，第一个拿到锁的人会执行，然后释放锁；后面的每个人都会去监听排在自己前面的那个人创建的 node 上，一旦某个人释放了锁，排在自己后面的人就会被 zookeeper 给通知，一旦被通知了之后，就 ok 了，自己就获取到了锁，就可以执行代码了。

publicclassZooKeeperDistributedLockimplementsWatcher{privateZooKeeperzk;privateStringlocksRoot="/locks";privateStringproductId;privateStringwaitNode;privateStringlockNode;privateCountDownLatchlatch;privateCountDownLatchconnectedLatch=newCountDownLatch(1);privateintsessionTimeout=30000;publicZooKeeperDistributedLock(StringproductId){this.productId=productId;try{Stringaddress="192.168.31.187:2181,192.168.31.19:2181,192.168.31.227:2181";zk=newZooKeeper(address,sessionTimeout,this);connectedLatch.await();}catch(IOExceptione){thrownewLockException(e);}catch(KeeperExceptione){thrownewLockException(e);}catch(InterruptedExceptione){thrownewLockException(e);}}publicvoidprocess(WatchedEventevent){if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){connectedLatch.countDown();return;}if(this.latch!=null){this.latch.countDown();}}publicvoidacquireDistributedLock(){try{if(this.tryLock()){return;}else{waitForLock(waitNode,sessionTimeout);}}catch(KeeperExceptione){thrownewLockException(e);}catch(InterruptedExceptione){thrownewLockException(e);}}publicbooleantryLock(){try{// 传入进去的locksRoot + “/” + productId// 假设productId代表了一个商品id，比如说1// locksRoot = locks// /locks/10000000000，/locks/10000000001，/locks/10000000002lockNode=zk.create(locksRoot+"/"+productId,newbyte[0],ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);// 看看刚创建的节点是不是最小的节点// locks：10000000000，10000000001，10000000002List<String>locks=zk.getChildren(locksRoot,false);Collections.sort(locks);if(lockNode.equals(locksRoot+"/"+locks.get(0))){//如果是最小的节点,则表示取得锁returntrue;}//如果不是最小的节点，找到比自己小1的节点intpreviousLockIndex=-1;for(inti=0;i<locks.size();i++){if(lockNode.equals(locksRoot+“/”+locks.get(i))){previousLockIndex=i-1;break;}}this.waitNode=locks.get(previousLockIndex);}catch(KeeperExceptione){thrownewLockException(e);}catch(InterruptedExceptione){thrownewLockException(e);}returnfalse;}privatebooleanwaitForLock(StringwaitNode,longwaitTime)throwsInterruptedException,KeeperException{Statstat=zk.exists(locksRoot+"/"+waitNode,true);if(stat!=null){this.latch=newCountDownLatch(1);this.latch.await(waitTime,TimeUnit.MILLISECONDS);this.latch=null;}returntrue;}publicvoidunlock(){try{// 删除/locks/10000000000节点// 删除/locks/10000000001节点System.out.println("unlock "+lockNode);zk.delete(lockNode,-1);lockNode=null;zk.close();}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}catch(KeeperExceptione){e.printStackTrace();}}publicclassLockExceptionextendsRuntimeException{privatestaticfinallongserialVersionUID=1L;publicLockException(Stringe){super(e);}publicLockException(Exceptione){super(e);}}}

redis 分布式锁和 zk 分布式锁的对比

redis 分布式锁，其实需要自己不断去尝试获取锁，比较消耗性能。

zk 分布式锁，获取不到锁，注册个监听器即可，不需要不断主动尝试获取锁，性能开销较小。

另外一点就是，如果是 redis 获取锁的那个客户端 出现 bug 挂了，那么只能等待超时时间之后才能释放锁；而 zk 的话，因为创建的是临时 znode，只要客户端挂了，znode 就没了，此时就自动释放锁。

redis 分布式锁大家没发现好麻烦吗？遍历上锁，计算时间等等......zk 的分布式锁语义清晰实现简单。

所以先不分析太多的东西，就说这两点，我个人实践认为 zk 的分布式锁比 redis 的分布式锁牢靠、而且模型简单易用。

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