基于zookeeper的分布式锁实现

ZooKeeper是Apache软件基金会的一个软件项目，他为大型分布式计算提供开源的分布式配置服务、同步服务和命名注册。在 ZooKeeper 中，节点类型可以分为持久节点（PERSISTENT ）、临时节点（EPHEMERAL），以及时序节点（SEQUENTIAL ），具体在节点创建过程中，一般是组合使用，可以生成 4 种节点类型：持久节点（PERSISTENT），持久顺序节点（PERSISTENT_SEQUENTIAL），临时节点（EPHEMERAL），临时顺序节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL）；
实现分布式锁主要利用以下特性：

• 有序节点：假如当前有一个父节点为/lock，我们可以在这个父节点下面创建子节点；zookeeper提供了一个可选的有序特性，例如我们可以创建子节点“/lock/node-”并且指明有序，那么zookeeper在生成子节点时会根据当前的子节点数量自动添加整数序号，也就是说如果是第一个创建的子节点，那么生成的子节点为/lock/node-0000000000，下一个节点则为/lock/node-0000000001，依次类推。

• 临时节点：客户端可以建立一个临时节点，在会话结束或者会话超时后，zookeeper会自动删除该节点。

• 事件监听：在读取数据时，我们可以同时对节点设置事件监听，当节点数据或结构变化时，zookeeper会通知客户端。当前zookeeper有如下四种事件：1）节点创建；2）节点删除；3）节点数据修改；4）子节点变更。

逻辑：

实现代码：

import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;

import org.I0Itec.zkclient.IZkDataListener;
import org.I0Itec.zkclient.ZkClient;

public class ZKDistributeImproveLock implements Lock {

	/*
	 * 利用zookeeper的同父子节点不可重名的特点来实现分布式锁
	 * 加锁：去创建指定名称的节点，如果能创建成功，则获得锁（加锁成功），如果节点已存在，就标识锁被别人获取了， 你就得阻塞，等待
	 * 释放锁：删除指定名称的节点
	 */
	private String LockPath;

	private ZkClient client;

	private ThreadLocal currentPath = new ThreadLocal<>();

	private ThreadLocal beforePath = new ThreadLocal<>();

	public ZKDistributeImproveLock(String lockPath) {
		super();
		LockPath = lockPath;
		client = new ZkClient("localhost:2181");
		client.setZkSerializer(new MyZkSerializer());
		if (!this.client.exists(LockPath)) {
			this.client.createPersistent(LockPath);
		}
	}

	@Override
	public boolean tryLock() {
		if (this.currentPath.get() == null) {
			currentPath.set(this.client
					.createEphemeralSequential(LockPath + "/", "aaa"));
		}
		// 获得所有的子
		List children = this.client.getChildren(LockPath);

		// 排序list
		Collections.sort(children);

		// 判断当前节点是否是最小的
		if (currentPath.get().equals(LockPath + "/" + children.get(0))) {
			return true;
		} else {
			// 取到前一个
			// 得到字节的索引号
			int curIndex = children.indexOf(
					currentPath.get().substring(LockPath.length() + 1));
			beforePath.set(LockPath + "/" + children.get(curIndex - 1));
		}
		return false;
	}

	@Override
	public void lock() {
		if (!tryLock()) {
			// 阻塞等待
			waitForLock();
			// 再次尝试加锁
			lock();
		}
	}

	private void waitForLock() {
		// 怎么让自己阻塞
		CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1);

		// 注册watcher
		IZkDataListener listener = new IZkDataListener() {

			@Override
			public void handleDataDeleted(String dataPath) throws Exception {
				System.out.println("-----监听到节点被删除");
				cdl.countDown();
			}

			@Override
			public void handleDataChange(String dataPath, Object data)
					throws Exception {

			}
		};

		client.subscribeDataChanges(this.beforePath.get(), listener);

		if (this.client.exists(this.beforePath.get())) {
			try {
				cdl.await();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}

		client.unsubscribeDataChanges(this.beforePath.get(), listener);
	}

	@Override
	public void unlock() {
		// 删除节点
		this.client.delete(this.currentPath.get());
	}

	@Override
	public void lockInterruptibly() throws InterruptedException {
		// TODO Auto-generated method stub

	}

	@Override
	public boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)
			throws InterruptedException {
		// TODO Auto-generated method stub
		return false;
	}

	@Override
	public Condition newCondition() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return null;
	}

}

使用org.I0Itec.zkclient创建ZkClient实例时，若不指定序列化类，会默认使用org.I0Itec.zkclient.serialize.SerializableSerializer，该默认序列化类使用可能有问题，如往zk节点上写data会出现乱码，或Kafka通过方法AdminUtils.createTopic(ZkClient, topic, partitions, replicationFactor, topicConfig)时，topic下的分区节点创建不了。因此最好自己实现一个序列化类，创建ZkClient实例后通过setZkSerializer()方法配置自己写的序列化实现。
 

public class MyZkSerializer implements ZkSerializer {
	String charset = "UTF-8";

	public Object deserialize(byte[] bytes) throws ZkMarshallingError {
		try {
			return new String(bytes, charset);
		} catch (UnsupportedEncodingException e) {
			throw new ZkMarshallingError(e);
		}
	}

	public byte[] serialize(Object obj) throws ZkMarshallingError {
		try {
			return String.valueOf(obj).getBytes(charset);
		} catch (UnsupportedEncodingException e) {
			throw new ZkMarshallingError(e);
		}
	}
}