分布式锁就是全局锁，是分布式、微服务架构中的一种锁机制，通过全局锁可以很好的在分布式系统中互斥使用共享资源。

分布式锁5个特性：

互斥性

当一个线程/进程加锁成功后，其他线程/进程无法加锁，具有排他性。

锁失效机制

加锁成功后，应用服务器宕机导致锁未能释放，服务恢复后一直获取不到锁。应设置超时时间，防止出现类似死锁的情况。

阻塞锁（可选）

当前资源已被加锁，其他线程/进程来加锁是否阻塞等待，还是立即返回。

可重入性（可选）

当前锁的持有者是否能再次进入。

公平性（可选）

加锁顺序和请求加锁顺序是否一致，还是随机抢锁。

三种实现方式

数据库锁

在数据库中创建一个表，表中包含方法名等字段，并在方法名字段上创建唯一索引，想要执行某个方法，就使用这个方法名向表中插入数据，成功插入则获取锁，执行完成后删除对应的行数据释放锁。这只是使用基于数据库的一种方法，使用数据库实现分布式锁还有很多其他的玩法。

  • 因为是基于数据库实现的，数据库的可用性和性能将直接影响分布式锁的可用性及性能，所以，数据库需要双机部署、数据同步、主备切换；
  • 不具备可重入的特性，因为同一个线程在释放锁之前，行数据一直存在，无法再次成功插入数据，所以，需要在表中新增一列，用于记录当前获取到锁的机器和线程信息，在再次获取锁的时候，先查询表中机器和线程信息是否和当前机器和线程相同，若相同则直接获取锁；
  • 没有锁失效机制，因为有可能出现成功插入数据后，服务器宕机了，对应的数据没有被删除，当服务恢复后一直获取不到锁，所以，需要在表中新增一列，用于记录失效时间，并且需要有定时任务清除这些失效的数据；
  • 不具备阻塞锁特性，获取不到锁直接返回失败，所以需要优化获取逻辑，循环多次去获取。

  • 在实施的过程中会遇到各种不同的问题，为了解决这些问题，实现方式将会越来越复杂；依赖数据库需要一定的资源开销，性能问题需要考虑。

    缓存锁

    Redis具有高性能的特性，且Redis的命令支持友好。
    在使用Redis实现分布式锁的时候，主要就会使用到这三个指令：

  • SETNX key val：当且仅当key不存在时，set一个key为val的字符串，返回1；若key存在，则什么都不做，返回0。

  • expire key timeout：为key设置一个超时时间，单位为second，超过这个时间锁会自动释放，避免死锁。
  • delete key：删除key

实现思想：

  • 获取锁的时候，使用setnx加锁，并使用expire命令为锁添加一个超时时间，超过该时间则自动释放锁，锁的value值为一个随机生成的UUID，通过此在释放锁的时候进行判断。
  • 获取锁的时候还设置一个获取的超时时间，若超过这个时间则放弃获取锁。

  • 释放锁的时候，通过UUID判断是不是该锁，若是该锁，则执行delete进行锁释放。

    zookeeper锁

    ZooKeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的开源组件，它内部是一个分层的文件系统目录树结构，规定同一个目录下只能有一个唯一文件名。基于ZooKeeper实现分布式锁的步骤如下：

  • 创建一个目录mylock；

  • 线程A想获取锁就在mylock目录下创建临时顺序节点；
  • 获取mylock目录下所有的子节点，然后获取比自己小的兄弟节点，如果不存在，则说明当前线程顺序号最小，获得锁；
  • 线程B获取所有节点，判断自己不是最小节点，设置监听比自己次小的节点；
  • 线程A处理完，删除自己的节点，线程B监听到变更事件，判断自己是不是最小的节点，如果是则获得锁。

这里推荐一个Apache的开源库Curator，它是一个ZooKeeper客户端，Curator提供的InterProcessMutex是分布式锁的实现，acquire方法用于获取锁，release方法用于释放锁。

  • 优点：具备高可用、可重入、阻塞锁特性，可解决失效死锁问题。
  • 缺点：因为需要频繁的创建和删除节点，性能上不如Redis方式。