一、寫(xiě)在前面

這篇文章再給大家聊一下ZooKeeper實(shí)現(xiàn)分布式鎖的原理。

同理，我是直接基于比較常用的Curator這個(gè)開(kāi)源框架，聊一下這個(gè)框架對(duì)ZooKeeper（以下簡(jiǎn)稱(chēng)zk）分布式鎖的實(shí)現(xiàn)。

一般除了大公司是自行封裝分布式鎖框架之外，建議大家用這些開(kāi)源框架封裝好的分布式鎖實(shí)現(xiàn)，這是一個(gè)比較快捷省事兒的方式。

二、ZooKeeper分布式鎖機(jī)制

接下來(lái)我們一起來(lái)看看，多客戶(hù)端獲取及釋放zk分布式鎖的整個(gè)流程及背后的原理。

首先大家看看下面的圖，如果現(xiàn)在有兩個(gè)客戶(hù)端一起要爭(zhēng)搶zk上的一把分布式鎖，會(huì)是個(gè)什么場(chǎng)景？

如果大家對(duì)zk還不太了解，建議先百度一下，快速了解一些基本概念，比如zk有哪些節(jié)點(diǎn)類(lèi)型等等。

參見(jiàn)上圖。zk里有一把鎖，這個(gè)鎖就是zk上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。然后呢，兩個(gè)客戶(hù)端都要來(lái)獲取這個(gè)鎖，具體是怎么來(lái)獲取呢？

咱們就假設(shè)客戶(hù)端A搶先一步，對(duì)zk發(fā)起了加分布式鎖的請(qǐng)求，這個(gè)加鎖請(qǐng)求是用到了zk中的一個(gè)特殊的概念，叫做“臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)”。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是直接在"my_lock"這個(gè)鎖節(jié)點(diǎn)下，創(chuàng)建一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，這個(gè)順序節(jié)點(diǎn)有zk內(nèi)部自行維護(hù)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)序號(hào)。

比如說(shuō)，第一個(gè)客戶(hù)端來(lái)搞一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，zk內(nèi)部會(huì)給起個(gè)名字叫做：xxx-000001。然后第二個(gè)客戶(hù)端來(lái)搞一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，zk可能會(huì)起個(gè)名字叫做：xxx-000002。大家注意一下，最后一個(gè)數(shù)字都是依次遞增的，從1開(kāi)始逐次遞增。zk會(huì)維護(hù)這個(gè)順序。

所以這個(gè)時(shí)候，假如說(shuō)客戶(hù)端A先發(fā)起請(qǐng)求，就會(huì)搞出來(lái)一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，大家看下面的圖，Curator框架大概會(huì)弄成如下的樣子：

大家看，客戶(hù)端A發(fā)起一個(gè)加鎖請(qǐng)求，先會(huì)在你要加鎖的node下搞一個(gè)臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)，這一大坨長(zhǎng)長(zhǎng)的名字都是Curator框架自己生成出來(lái)的。

然后，那個(gè)最后一個(gè)數(shù)字是"1"。大家注意一下，因?yàn)榭蛻?hù)端A是第一個(gè)發(fā)起請(qǐng)求的，所以給他搞出來(lái)的順序節(jié)點(diǎn)的序號(hào)是"1"。

接著客戶(hù)端A創(chuàng)建完一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)。還沒(méi)完，他會(huì)查一下"my_lock"這個(gè)鎖節(jié)點(diǎn)下的所有子節(jié)點(diǎn)，并且這些子節(jié)點(diǎn)是按照序號(hào)排序的，這個(gè)時(shí)候他大概會(huì)拿到這么一個(gè)集合：

接著客戶(hù)端A會(huì)走一個(gè)關(guān)鍵性的判斷，就是說(shuō)：唉！兄弟，這個(gè)集合里，我創(chuàng)建的那個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，是不是排在第一個(gè)??？

如果是的話(huà)，那我就可以加鎖了啊！因?yàn)槊髅魑揖褪堑谝粋€(gè)來(lái)創(chuàng)建順序節(jié)點(diǎn)的人，所以我就是第一個(gè)嘗試加分布式鎖的人?。?/p>

bingo！加鎖成功！大家看下面的圖，再來(lái)直觀的感受一下整個(gè)過(guò)程。

接著假如說(shuō)，客戶(hù)端A都加完鎖了，客戶(hù)端B過(guò)來(lái)想要加鎖了，這個(gè)時(shí)候他會(huì)干一樣的事兒：先是在"my_lock"這個(gè)鎖節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)，此時(shí)名字會(huì)變成類(lèi)似于：

大家看看下面的圖：

客戶(hù)端B因?yàn)槭堑诙€(gè)來(lái)創(chuàng)建順序節(jié)點(diǎn)的，所以zk內(nèi)部會(huì)維護(hù)序號(hào)為"2"。

接著客戶(hù)端B會(huì)走加鎖判斷邏輯，查詢(xún)"my_lock"鎖節(jié)點(diǎn)下的所有子節(jié)點(diǎn)，按序號(hào)順序排列，此時(shí)他看到的類(lèi)似于：

同時(shí)檢查自己創(chuàng)建的順序節(jié)點(diǎn)，是不是集合中的第一個(gè)？

明顯不是啊，此時(shí)第一個(gè)是客戶(hù)端A創(chuàng)建的那個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，序號(hào)為"01"的那個(gè)。所以加鎖失敗！

加鎖失敗以后，客戶(hù)端B就會(huì)通過(guò)ZK的API，對(duì)他的上一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)加一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器。zk天然就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)聽(tīng)。

我們舉例說(shuō)明，客戶(hù)端B的順序節(jié)點(diǎn)是：

他的上一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，不就是下面這個(gè)嗎？

也就是客戶(hù)端A創(chuàng)建的那個(gè)順序節(jié)點(diǎn)！

所以，客戶(hù)端B會(huì)對(duì)：

這個(gè)節(jié)點(diǎn)加一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器，監(jiān)聽(tīng)這個(gè)節(jié)點(diǎn)是否被刪除等變化！

說(shuō)了那么多，老規(guī)矩，給大家來(lái)一張圖，直觀的感受一下：

接著，客戶(hù)端A加鎖之后，可能處理了一些代碼邏輯，然后就會(huì)釋放鎖。那么，釋放鎖是個(gè)什么過(guò)程呢？

其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是把自己在zk里創(chuàng)建的那個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，也就是：

這個(gè)節(jié)點(diǎn)給刪除。

刪除了那個(gè)節(jié)點(diǎn)之后，zk會(huì)負(fù)責(zé)通知監(jiān)聽(tīng)這個(gè)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)聽(tīng)器，也就是客戶(hù)端B之前加的那個(gè)監(jiān)聽(tīng)器，說(shuō)：兄弟，你監(jiān)聽(tīng)的那個(gè)節(jié)點(diǎn)被刪除了，有人釋放了鎖。

我們一起來(lái)看看下面的圖，體會(huì)一下這個(gè)過(guò)程：

此時(shí)客戶(hù)端B的監(jiān)聽(tīng)器感知到了上一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)被刪除，也就是排在他之前的某個(gè)客戶(hù)端釋放了鎖。

此時(shí)，就會(huì)通知客戶(hù)端B重新嘗試去獲取鎖，也就是獲取"my_lock"節(jié)點(diǎn)下的子節(jié)點(diǎn)集合，此時(shí)為：

集合里此時(shí)只有客戶(hù)端B創(chuàng)建的唯一的一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)了！

然后呢，客戶(hù)端B一判斷，發(fā)現(xiàn)自己居然是集合中的第一個(gè)順序節(jié)點(diǎn)，bingo！可以加鎖了！直接完成加鎖，運(yùn)行后續(xù)的業(yè)務(wù)代碼即可，運(yùn)行完了之后再次釋放鎖。

最后，再給大家來(lái)一張圖，大伙兒順著圖仔細(xì)的捋一捋這整個(gè)過(guò)程：

三、總結(jié)

其實(shí)如果有客戶(hù)端C、客戶(hù)端D等N個(gè)客戶(hù)端爭(zhēng)搶一個(gè)zk分布式鎖，原理都是類(lèi)似的。

大家都是上來(lái)直接創(chuàng)建一個(gè)鎖節(jié)點(diǎn)下的一個(gè)接一個(gè)的臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)

如果自己不是第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就對(duì)自己上一個(gè)節(jié)點(diǎn)加監(jiān)聽(tīng)器

只要上一個(gè)節(jié)點(diǎn)釋放鎖，自己就排到前面去了，相當(dāng)于是一個(gè)排隊(duì)機(jī)制。

而且用臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)的另外一個(gè)用意就是，如果某個(gè)客戶(hù)端創(chuàng)建臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)之后，不小心自己宕機(jī)了也沒(méi)關(guān)系，zk感知到那個(gè)客戶(hù)端宕機(jī)，會(huì)自動(dòng)刪除對(duì)應(yīng)的臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于自動(dòng)釋放鎖，或者是自動(dòng)取消自己的排隊(duì)。

最后，咱們來(lái)看下用Curator框架進(jìn)行加鎖和釋放鎖的一個(gè)過(guò)程：

其實(shí)用開(kāi)源框架就是這點(diǎn)好，方便。這個(gè)Curator框架的zk分布式鎖的加鎖和釋放鎖的實(shí)現(xiàn)原理，其實(shí)就是上面我們說(shuō)的那樣子。

但是如果你要手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一套那個(gè)代碼的話(huà)。還是有點(diǎn)麻煩的，要考慮到各種細(xì)節(jié)，異常處理等等。所以大家如果考慮用zk分布式鎖，可以參考下本文的思路。?