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ZooKeeper中怎么实现分布式锁

更新时间：2023-10-20

分布式锁的介绍

在分布式系统中，多个节点同时对共享资源进行访问时，很容易导致数据不一致或冲突。为了确保在分布式环境下的数据一致性和可靠性，我们需要引入分布式锁机制。分布式锁可以保证在同一时间只有一个节点可以对共享资源进行操作，从而避免数据冲突。

ZooKeeper简介

ZooKeeper是一个开源的分布式协调服务框架，基于ZooKeeper可以构建一些分布式系统，并提供了高可用、一致性等特性，适用于各种场景。在分布式锁的实现中，我们可以利用ZooKeeper的有序临时节点的特性来实现分布式锁。

分布式锁实现思路

当一个节点要获取分布式锁时，它需要在ZooKeeper的指定节点下创建一个有序临时节点。如果创建节点成功，即表示该节点获取到锁；否则，节点需要等待前一个节点释放锁后，才能重新尝试获取锁。这样，就可以保证同一时间只有一个节点获取到锁，其他节点按照创建节点的顺序排队等待锁的释放。

下面是一个使用Java语言实现分布式锁的示例代码：

import org.apache.zookeeper.*;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class DistributedLock {

    private static final String LOCK_ROOT_PATH = "/distributed_lock";
    private static final String LOCK_NODE_PREFIX = "lock_";
    private static final int SESSION_TIMEOUT = 5000;

    private ZooKeeper zooKeeper;
    private String lockPath;
    private CountDownLatch lockLatch;

    public DistributedLock(String hosts) throws Exception {
        lockLatch = new CountDownLatch(1);
        zooKeeper = new ZooKeeper(hosts, SESSION_TIMEOUT, new Watcher() {
            public void process(WatchedEvent event) {
                if (event.getState() == Event.KeeperState.SyncConnected) {
                    lockLatch.countDown();
                }
            }
        });
        lockLatch.await();
        Stat stat = zooKeeper.exists(LOCK_ROOT_PATH, false);
        if (stat == null) {
            zooKeeper.create(LOCK_ROOT_PATH, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        }
    }

    public void lock() throws Exception {
        String lockNode = zooKeeper.create(LOCK_ROOT_PATH + "/" + LOCK_NODE_PREFIX, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
        List lockNodes = zooKeeper.getChildren(LOCK_ROOT_PATH, false);
        Collections.sort(lockNodes);
        int lockIndex = lockNodes.indexOf(lockNode.substring(LOCK_ROOT_PATH.length() + 1));
        if (lockIndex == 0) {
            return;
        }
        final String waitLockNode = lockNodes.get(lockIndex - 1);
        final CountDownLatch waitLatch = new CountDownLatch(1);
        Stat waitStat = zooKeeper.exists(LOCK_ROOT_PATH + "/" + waitLockNode, true);
        if (waitStat != null) {
            waitStat = zooKeeper.exists(LOCK_ROOT_PATH + "/" + waitLockNode, new Watcher() {
                public void process(WatchedEvent event) {
                    if (event.getType() == Event.EventType.NodeDeleted) {
                        waitLatch.countDown();
                    }
                }
            });
            waitLatch.await();
        }
    }

    public void unlock() throws Exception {
        zooKeeper.delete(lockPath, -1);
        zooKeeper.close();
    }
}

总结

通过利用ZooKeeper的有序临时节点特性可以实现分布式锁。当一个节点要获取锁时，它需要在ZooKeeper的指定节点下创建一个有序临时节点，并等待前一个节点释放锁后再继续尝试获取锁。这样可以保证同一时间只有一个节点获取到锁，从而避免了数据不一致的问题。

分布式锁的实现还需要考虑异常情况下的处理，例如节点宕机、网络异常等。在实际应用中，还需要结合具体的业务场景和系统架构进行合理的设计和调整。

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