四、Zookeeper分布式锁

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Zookeeper 分布式锁 - 图解 - 秒懂_架构师尼恩-CSDN博客_zookeeper分布式锁

一、Zookeeper分布式锁的原理

根据前面介绍，ZooKeeper节点类型中，有一种临时顺序节点（EPHEMERAL_SEQUENTIAL），在创建这种节点时，Zookeeper会自动为新创建的节点加上一个次序编号，而这个生成的次序编号，是上一个的节点的次序编号加一。Zookeeper的分布式锁就是基于这种临时顺序节点实现的。

例如，有一个节点“/test/lock”，可以在这个节点下面创建具有相同前缀的临时顺序子节点，假定相同的前缀为“/test/lock/seq-”。第一个创建的子节点基本上应该为/test/lock/seq-0000000000，下一个节点则为/test/lock/seq-0000000001，依次类推，如下图所示。

一个ZooKeeper分布式锁，首先需要创建一个父节点，这个父节点尽量是持久型节点。然后每个要获得锁的线程，都在这个节点下创建个临时顺序节点。

由于临时有序类型的ZK节点编号，是按照创建的次序，依次递增的，所以，ZooKeeper节点的递增有序性，可以确保锁的公平。即可以简单的规定：编号最小的那个节点，获得分布式锁。所以，每个线程在尝试占用锁之前，首先判断自己是排号是不是当前最小，如果是，则获取锁。

ZooKeeper的节点监听机制，可以保障占有锁的传递有序而且高效。每个线程抢占锁之前，先尝试创建自己的ZNode。同样，释放锁的时候，就需要删除创建的Znode。创建成功后，如果不是排号最小的节点，就处于等待通知的状态。等谁的通知呢？不需要其他人，只需要等前一个Znode
的通知就可以了。前一个Znode删除的时候，会触发Znode事件，当前节点能监听到删除事件，就是轮到了自己占有锁的时候。第一个通知第二个、第二个通知第三个，击鼓传花似的依次向后。

ZooKeeper的节点监听机制，能够非常完美地实现这种击鼓传花似的信息传递。具体的方法是，每一个等通知的Znode节点，只需要监听（linsten）或者监视（watch）排号在自己前面那个，而且紧挨在自己前面的那个节点，就能收到其删除事件了。
只要上一个节点被删除了，就进行再一次判断，看看自己是不是序号最小的那个节点，如果是，自己就获得锁。

另外，ZooKeeper的内部优越的机制，能保证由于网络异常或者其他原因，集群中占用锁的客户端失联时，锁能够被有效释放。一旦占用Znode锁的客户端与ZooKeeper集群服务器失去联系，这个临时Znode也将自动删除。排在它后面的那个节点，也能收到删除事件，从而获得锁。正是由于这个原因，在创建取号节点的时候，尽量创建临时znode节点。

ZooKeeper这种首尾相接，后面监听前面的方式，可以避免羊群效应。所谓羊群效应就是一个节点挂掉，所有节点都去监听，然后做出反应，这样会给服务器带来巨大压力，所以有了临时顺序节点，当一个节点挂掉，只有它后面的那一个节点才做出反应。

二、Zookeeper分布式锁的抢占过程

接下来我们一起来看看，多客户端获取及释放zk分布式锁的整个流程及背后的原理。

首先大家看看下面的图，如果现在有两个客户端一起要争抢zk上的一把分布式锁，会是个什么场景？

 

参见上图。zk里有一把锁，这个锁就是zk上的一个节点。然后呢，两个客户端都要来获取这个锁，具体是怎么来获取呢？

咱们就假设客户端A抢先一步，对zk发起了加分布式锁的请求，这个加锁请求是用到了zk中的一个特殊的概念，叫做“临时顺序节点”。简单来说，就是直接在"my_lock"这个锁节点下，创建一个临时顺序节点，这个临时顺序节点有一个序号，序号是由zk内部自行维护的。

1、客户端A发起一个加锁请求

比如说，第一个客户端来搞一个顺序节点，zk内部会给起个名字叫做：xxx-000001。然后第二个客户端来搞一个顺序节点，zk可能会起个名字叫做：xxx-000002。大家注意一下，最后一个数字都是依次递增的，从1开始逐次递增。zk会维护这个顺序。

所以这个时候，假如说客户端A先发起请求，就会搞出来一个顺序节点，大家看下面的图，Curator框架大概会弄成如下的样子：

 

大家看，客户端A发起一个加锁请求，先会在你要加锁的node下搞一个临时顺序节点，这一大坨长长的名字都是Curator框架自己生成出来的。

然后，那个最后一个数字是"1"。大家注意一下，因为客户端A是第一个发起请求的，所以给他搞出来的顺序节点的序号是"1"。

接着客户端A创建完一个顺序节点。还没完，他会查一下"my_lock"这个锁节点下的所有子节点，并且这些子节点是按照序号排序的，这个时候他大概会拿到这么一个集合：

接着客户端A会走一个关键性的判断，就是说：唉！兄弟，这个集合里，我创建的那个顺序节点，是不是排在第一个啊？

如果是的话，那我就可以加锁了啊！因为明明我就是第一个来创建顺序节点的人，所以我就是第一个尝试加分布式锁的人啊！

bingo！加锁成功！大家看下面的图，再来直观的感受一下整个过程。

2、客户端B过来排队

接着假如说，客户端A都加完锁了，客户端B过来想要加锁了，这个时候他会干一样的事儿：先是在"my_lock"这个锁节点下创建一个临时顺序节点，此时名字会变成类似于：

大家看看下面的图：

 

客户端B因为是第二个来创建顺序节点的，所以zk内部会维护序号为"2"。

接着客户端B会走加锁判断逻辑，查询"my_lock"锁节点下的所有子节点，按序号顺序排列，此时他看到的类似于：

同时检查自己创建的顺序节点，是不是集合中的第一个？

明显不是啊，此时第一个是客户端A创建的那个顺序节点，序号为"01"的那个。所以加锁失败！

3、客户端B开启监听客户端A

加锁失败了以后，客户端B就会通过ZK的API对他的顺序节点的上一个顺序节点加一个监听器。zk天然就可以实现对某个节点的监听。

客户端B的顺序节点是：

他的上一个顺序节点，不就是下面这个吗？

即客户端A创建的那个顺序节点！

所以，客户端B会对：

这个节点加一个监听器，监听这个节点是否被删除等变化！大家看下面的图。

接着，客户端A加锁之后，可能处理了一些代码逻辑，然后就会释放锁。那么，释放锁是个什么过程呢？

其实很简单，就是把自己在zk里创建的那个顺序节点，也就是：

这个节点给删除。

删除了那个节点之后，zk会负责通知监听这个节点的监听器，也就是客户端B之前加的那个监听器，说：兄弟，你监听的那个节点被删除了，有人释放了锁。

此时客户端B的监听器感知到了上一个顺序节点被删除，也就是排在他之前的某个客户端释放了锁。

4、客户端B抢锁成功

此时，就会通知客户端B重新尝试去获取锁，也就是获取"my_lock"节点下的子节点集合，此时为：

集合里此时只有客户端B创建的唯一的一个顺序节点了！

然后呢，客户端B判断自己居然是集合中的第一个顺序节点，bingo！可以加锁了！直接完成加锁，运行后续的业务代码即可，运行完了之后再次释放锁。

三、Zookeeper分布式锁的实现

基于上述逻辑，通过Zookeeper的客户端API可以实现基于Zookeeper的分布式锁。但是没有必要重复造轮子。

Curator框架对Zookeeper的客户端进行了封装，提供了常用的功能，其中就包括分布式锁的实现。实际项目开发中，直接使用Curator封装好的库即可。

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