1.分布式鎖產(chǎn)生的背景

開(kāi)發(fā)人員很多時(shí)候會(huì)遇到在一個(gè)JVM實(shí)例內(nèi)，多個(gè)線程要競(jìng)爭(zhēng)使用具有排它性的共享資源，恰好JDK中提供了如synchronized 、  JUC包中的xxxLock 這些鎖工具，使用它們可以方便我們實(shí)現(xiàn)對(duì)臨界資源的互斥使用；使用鎖是一種顯式同步的方式，來(lái)控制線程間操作發(fā)生相對(duì)順序的機(jī)制，除此之外其實(shí)還有另外一種隱式同步方式，即消息傳遞，但大家似乎對(duì)顯式使用鎖的方式更為熟悉一些。

現(xiàn)在的系統(tǒng)大多已演進(jìn)為分布式的架構(gòu)，如實(shí)例內(nèi)多線程要互斥使用臨界資源，分布式情況下多實(shí)例之間也存在需要排它的使用共享資源，這個(gè)問(wèn)題就是分布式互斥問(wèn)題。雖然大佬Lamport 在論文 《Time, clocks, and the ordering of events in a distributed system》中早就證明了使用狀態(tài)機(jī)（如共識(shí)算法）就能夠去中心化解決多進(jìn)程互斥問(wèn)題，但我們還是會(huì)更偏向使用分布式鎖，原因大概有以下3點(diǎn)：

• 使用分布式鎖服務(wù)更易于保持現(xiàn)有程序的結(jié)構(gòu)
• 程序員更熟悉用加鎖的方式來(lái)同步訪問(wèn)資源
• 共識(shí)算法可能會(huì)要求客戶端運(yùn)行在更多的服務(wù)器上以滿足共識(shí)算法要求，而實(shí)際只滿足客戶端功能性的需求卻不需要使用這么多服務(wù)器

概括來(lái)說(shuō)，分布式鎖更輕便、更易用、也更節(jié)省資源。

2.使用分布式鎖的目的

使用分布式鎖的目的主要有兩種：

• 效率(Efficiency)：通過(guò)鎖來(lái)避免多次做重復(fù)的工作，計(jì)算重復(fù)的內(nèi)容等等。這種場(chǎng)景下即便偶然出現(xiàn)多個(gè)用戶同時(shí)持有鎖，并同時(shí)與資源服務(wù)發(fā)生交互，也是可以忍受的。
• 正確性(Correctness)：也就是“安全”，我們希望資源服務(wù)在鎖的保護(hù)下能夠做“正確”的事。更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f(shuō)，我們希望任一時(shí)刻，只有一個(gè)用戶能夠訪問(wèn)資源服務(wù)，而且即便鎖在該用戶與資源服務(wù)交互的中途過(guò)期，也不至于破壞資源服務(wù)的一致性。

3.分布式鎖的功能特點(diǎn)

一個(gè)分布式鎖應(yīng)具備這樣一些功能特點(diǎn)：

• 互斥性：在同一時(shí)刻，只有一個(gè)客戶端能持有鎖
• 安全性：避免死鎖，如果某個(gè)客戶端獲得鎖之后處理時(shí)間超過(guò)最大約定時(shí)間，或者持鎖期間發(fā)生了故障導(dǎo)致無(wú)法主動(dòng)釋放鎖，其持有的鎖也能夠被其他機(jī)制正確釋放，并保證后續(xù)其它客戶端也能加鎖，整個(gè)處理流程繼續(xù)正常執(zhí)行。
• 可用性：也被稱作容錯(cuò)性，分布式鎖需要有高可用能力，避免單點(diǎn)故障，當(dāng)提供鎖的服務(wù)節(jié)點(diǎn)故障（宕機(jī)）時(shí)不影響服務(wù)運(yùn)行，這里有兩種模式：一種是分布式鎖服務(wù)自身具備集群模式，遇到故障能自動(dòng)切換恢復(fù)工作；另一種是客戶端向多個(gè)獨(dú)立的鎖服務(wù)發(fā)起請(qǐng)求，當(dāng)某個(gè)鎖服務(wù)故障時(shí)仍然可以從其他鎖服務(wù)讀取到鎖信息(Redlock)
• 可重入性：對(duì)同一個(gè)鎖，加鎖和解鎖必須是同一個(gè)進(jìn)程，即不能把其他進(jìn)程持有的鎖給釋放了。
• 高效靈活：加鎖、解鎖的速度要快；支持阻塞和非阻塞；支持公平鎖和非公平鎖。

4.多視角下的分布式鎖

通過(guò)不同視角，可以從多維度充分了解各種分布式鎖的實(shí)現(xiàn)差異

視角1：

• 輪詢類：基于數(shù)據(jù)庫(kù)和基于 Redis 實(shí)現(xiàn)的分布式鎖，這類實(shí)現(xiàn)需要客戶端不停反復(fù)請(qǐng)求鎖服務(wù)以查看是否能夠獲取到鎖；
• 監(jiān)聽(tīng)類：基于 ZooKeeper 或 etcd 實(shí)現(xiàn)的分布式鎖，這類實(shí)現(xiàn)客戶端只需監(jiān)聽(tīng)(watch) 某個(gè) key，當(dāng)鎖可用時(shí)鎖服務(wù)會(huì)通知客戶端，無(wú)需客戶端不停請(qǐng)求鎖服務(wù)。

視角2：

基于數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的分布式鎖：使用樂(lè)觀鎖、悲觀鎖或基于主鍵唯一約束來(lái)實(shí)現(xiàn)

基于分布式緩存實(shí)現(xiàn)分布式鎖：Redis 和基于 Redis 的 RedLock（Redisson）

基于分布式一致性算法實(shí)現(xiàn)的分布式鎖：ZooKeeper、 Etcd

視角3：

Martin Kleppmann 在個(gè)人博客中發(fā)了一篇文章 How to do distributed locking，其中涉及了大量對(duì) Redlock 算法安全性的質(zhì)疑，Salvatore Sanfilippo（Redis 的創(chuàng)始人，也是這里 Redlock 算法的作者）隨后發(fā)表 Is Redlock safe? 回應(yīng)這些質(zhì)疑；這兩位大佬的對(duì)決一定要圍觀。

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