摘要：前言 最近懶成一坨屎，學不動系列一波接一波，大多還都是底層原理相關的。上周末抽時間重讀了周志明大濕的 jvm 高效併發部分，每讀一遍都有不同的感悟。路漫漫，藉此，把前段時間搞著玩的秒殺案例中的分布式鎖深入了解一下。
最近懶成一坨屎，學不動系列一波接一波，大多還都是底層原理相關的。上周末抽時間重讀了周志明大濕的 jvm 高效併發部分，每讀一遍都有不同的感悟。路漫漫，藉此，把前段時間搞著玩的秒殺案例中的分布式鎖深入了解一下。
在嘗試了解分布式鎖之前，大家可以想象一下，什麼場景下會使用分布式鎖？
單機應用架構中，秒殺案例使用reentrantlcok或者synchronized來達到秒殺商品互斥的目的。然而在分布式系統中，會存在多台機器並行去實現同乙個功能。也就是說，在多程序中，如果還使用以上jdk提供的程序鎖，來併發訪問資料庫資源就可能會出現商品超賣的情況。因此，需要我們來實現自己的分布式鎖。
實現乙個分布式鎖應該具備的特性：
▪ 高可用、高效能的獲取鎖與釋放鎖
▪ 在分布式系統環境下，乙個方法或者變數同一時間只能被乙個執行緒操作
▪ 具備鎖失效機制，網路中斷或宕機無法釋放鎖時，鎖必須被刪除，防止死鎖
▪ 具備阻塞鎖特性，即沒有獲取到鎖，則繼續等待獲取鎖
▪ 具備非阻塞鎖特性，即沒有獲取到鎖，則直接返回獲取鎖失敗
▪ 具備可重入特性，乙個執行緒中可以多次獲取同一把鎖，比如乙個執行緒在執行乙個帶鎖的方法，該方法中又呼叫了另乙個需要相同鎖的方法，則該執行緒可以直接執行呼叫的方法，而無需重新獲得鎖
在之前的秒殺案例中，我們曾介紹過關於分布式鎖幾種實現方式：
▪ 基於資料庫實現分布式鎖
▪ 基於 redis 實現分布式鎖
▪ 基於 zookeeper 實現分布式鎖
前兩種對於分布式生產環境來說並不是特別推薦，高併發下資料庫鎖效能太差，redis在鎖時間限制和快取一致性存在一定問題。這裡我們重點介紹一下 zookeeper 如何實現分布式鎖。
實現原理
zookeeper是乙個分布式的，開放原始碼的分布式應用程式協調服務，它內部是乙個分層的檔案系統目錄樹結構，規定同乙個目錄下只能存在唯一檔名。
資料模型
▪ persistent 持久化節點，節點建立後，不會因為會話失效而消失
▪ ephemeral 臨時節點， 客戶端session超時此類節點就會被自動刪除
▪ ephemeral_sequential 臨時自動編號節點
▪ persistent_sequential 順序自動編號持久化節點，這種節點會根據當前已存在的節點數自動加 1
監視器（watcher）
當建立乙個節點時，可以註冊乙個該節點的監視器，當節點狀態發生改變時，watch被觸發時，zookeeper將會向客戶端傳送且僅傳送一條通知，因為watch只能被觸發一次。
根據zookeeper的這些特性，我們來看看如何利用這些特性來實現分布式鎖：
▪ 建立乙個鎖目錄lock
▪ 執行緒a獲取鎖會在lock目錄下，建立臨時順序節點
▪ 獲取鎖目錄下所有的子節點，然後獲取比自己小的兄弟節點，如果不存在，則說明當前執行緒順序號最小，獲得鎖
▪ 執行緒b建立臨時節點並獲取所有兄弟節點，判斷自己不是最小節點，設定監聽(watcher)比自己次小的節點（只關注比自己次小的節點是為了防止發生「羊群效應」）
▪ 執行緒a處理完，刪除自己的節點，執行緒b監聽到變更事件，判斷自己是最小的節點，獲得鎖
**分析
儘管zookeeper已經封裝好複雜易出錯的關鍵服務，將簡單易用的介面和效能高效、功能穩定的系統提供給使用者。但是如果讓乙個普通開發者去手擼乙個分布式鎖還是比較困難的，在秒殺案例中我們直接使用 apache 開源的curator 開實現 zookeeper 分布式鎖。
這裡我們使用以下版本，截止目前最新版4.0.1：
首先，我們看下interprocesslock介面中的幾個方法：
獲取鎖：
zookeeper獲取鎖實現：
釋放鎖：
為了更好的理解其原理和**分析中獲取鎖的過程，這裡我們實現乙個簡單的demo：
這裡我們開啟5個執行緒，每個執行緒獲取鎖的最大等待時間為5秒，為了模擬具體業務場景，方法中設定4秒等待時間。開始執行main方法，通過zooinspector監控/curator/lock下的節點如下圖：
對，沒錯，設定4秒的業務處理時長就是為了觀察生成了幾個順序節點。果然如案例中所述，每個執行緒都會生成乙個節點並且還是有序的。
觀察控制台，我們會發現只有兩個執行緒獲取鎖成功，另外三個執行緒超時獲取鎖失敗會自動刪除節點。執行緒執行完畢我們重新整理一下/curator/lock節點，發現剛才建立的五個子節點已經不存在了。
通過分析第三方開源工具實現的分布式鎖方式，收穫還是滿滿的。學習本身就是乙個由淺入深的過程，從如何呼叫api，到理解其**邏輯實現，想要更深入可以去挖掘zookeeper的核心演算法zab協議。
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