分布式锁的三种实现方式

本文主要是介绍分布式锁的三种实现方式，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

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eureka和nacos的区别

CAP理论

• C = 一致性，consistency，任何时候的节点数据都是一样的
  
• A = 可用性，avalibility，任何时候的节点请求不管成功失败都必须有回应
  
• p = 容错性，partition tolerence，任何时候的数据丢失都不会影响系统正常运行
  
  任何分布式系统都无法同时满足CAP，只能满足其中两个，大部分IT公司只要求AP保证服务可用，并且在最终实现“C=最终一致性”即可，如何实现C最终一致性：分布式事务、分布式锁

幂等性

幂等性：多次重复请求/多次重复操作某一资源，产生的结果是一样的；对于数据库而言，幂等性就是多次重复地对数据库进行某一操作，得到的结果的一样的；对于接口而言，在设计的时候需要考虑幂等性，就是多次重复请求某一个接口，从接口处得到的结果是一样的

sql请求的幂等性

分布式锁

由上可知分布式锁主要用于解决CAP中的‘C’数据一致性问题：分布式环境中，可能存在多个进程竞争同一个资源，这就需要实现多进程间的“互斥锁”，在java中自带有实现线程间的互斥锁(Synchronized,Reentranlock)，但是分布式环境下进程间的互斥需要自己实现，需要把这个“互斥锁”存在公共的地方被多个进程访问到，这样同一时刻只有一个进程能拿到“互斥锁”，进而保证了数据的一致性=‘C’，一般可用redis/zookeeper/数据库来实现分布式锁

基于数据库实现分布式锁

又分为两种方式：表锁、版本号机制

• 表锁：创建一张表，当要操作某些资源时，先锁住这些资源，即把这些'资源记录'往表里面插入，解锁时删掉这些记录即可

CREATE TABLE `order`  (  //实现分布式锁的表
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `order_no` int(11) DEFAULT NULL comment `锁住的订单号资源`,
  PRIMARY KEY (`id`),
  unique key `unique_order_no`(`order_no`)
)ENGINE = INNODB

可知order_no为唯一性约束，当想锁住某个orderNo时->先把它插入表中->当有多个相同的order_no提交到数据库，只有一个能成功->想释放锁时，删除该条记录。可以先检查某个order_no是否在表中，不存在则插入，“检查+插入”应该放到同一个事务中：

  @Transactional  //“检查+插入”应该放到同一个事务中
  public boolean addOrder(int orderNo) {
    if(orderMapper.selectOrder(orderNo)==null){ //检查
               //order表不存在该条记录则插入，表示orderNo订单号被锁定
               int result = orderMapper.addOrder(orderNo);  
               if(result>0){
                      return true;
               }
         }
    return false;
  }
  
  public void fun(int orderNo){
      if(addOrder(orderNo)) {//拿到分布式锁
           //业务处理
          ...
          //处理完删除order表的orderNo记录，表示释放分布式锁
          orderMapper.delete(orderNo);
      }
  }

• 版本号机制

CREATE TABLE `order`  (  //实现分布式锁的表
  `version` int(11) NOT NULL,  //版本号、
  `order_no` int(11) DEFAULT NULL comment `锁住的订单号资源`,
)ENGINE = INNODB

假如已存在version=1,orderNo='N1'的记录，则:

//先获取锁：

select version from order where order_no='N1';

//再占用锁：

udpate order ser version='2' where order_no='N1' and version='1';//更新成功则拿到锁

基于redis实现分布式锁

redis可以用【setnx(key,value)+设置expire】实现分布式锁，这是目前比较优的一种解决方案

public boolean fun(Jedis jedis,String key,String value,int expireTime){
    Long r=jedis.setnx(key,value);//若key不存在则保存(key,value)并返回1,代表拿到分布式锁;若key已存在则设置失败并返回0，代表分布式锁已被占用
    if(r==1){ //拿到分布式锁
    
        //设置锁的过期时间:从当前时点开始经过expireTime(s)之后该key失效，key-value会被删除，代表分布式锁被释放；
        jedis.expire(key,expireTime);
        return true;//拿到true可以向下执行业务操作
    }
    return false;
}

产生的问题：

• 如果在【拿到锁，设置锁的过期时间】之间，程序奔溃，则设置锁的过期时间失败，也即释放锁失败，其他进程读取分布式锁失败，造成了死锁，解决：redis2.6.12之后提供一次性完成setnx和expireTime设置操作

//redis2.6.12之后：setnx提供了expireTime参数，可以一步设置过期时间
public boolean fun(Jedis jedis,String key,String value,int expireTime){
    String r=jedis.setnx(key,value,"NX","PX",expireTime);//分布式锁已被占用
    if("OK".equals(e)){ //拿到分布式锁
        //设置过期时间释放分布式锁
        jedis.expire(key,expireTime);
        return true;
    }
}

• 拿到锁之后，如果进行业务操作时间太长而expireTime设置太短，则会造成原来只有拿到锁才能执行的代码块失效，解决：设置expireTime之后，马上启动一个定时器，在expireTime快要到来之前，用lua原子性脚本删除原锁并重新设置新锁和新的到期时间(删除原key-value，再重新setnx设key-value和expireTime)；
• 在redis集群下，主节点负责写，从节点负责读，由于主从复制是异步的，所以中间有一定的时间差，如果客户A从主节点获取到锁之后，还没来得及同步信息到其他的从节点，主节点就挂了，这时客户B再拿锁就会从 从节点获取到这个把锁，此时两个客户同时获取到了锁，解决：（待讨论）
• 锁的可重入问题，因为setnx是保证锁唯一的，如果拥有锁的进程想再次获取到该锁，就会失败，解决：当前进程用lua原子脚本把原锁删了，重新设置新锁+新expireTime(删除原key-value，再重新setnx设key-value和expireTime)；

基于zookeeper实现分布式锁

先创建一个持久型父节点，每当客户端们想竞争访问共享资源时，都会在该父节点下新建一个临时有序的子节点->

不断地会有新的临时有序子节点被创建->

后面来的客户端在访问资源时，会检查自己创建的节点是否序号最小，若最小则获取锁，否则阻塞等待->

被阻塞等待的节点均会获取到上一个节点，并为上一节点注册watch事件监听节点是否还存在->

等到上一节点使用完共享资源，则会删除自身，进而触发watch事件被下一节点监听到，下一节点重复上面步骤:检查自己序号是否最小......

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分布式锁的三种实现方式

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