Zookeeper实现分布式锁（Zk分布式锁）

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概述

基于zookeeper临时有序节点可以实现的分布式锁。
1、zookeeper天生设计定位就是分布式协调，强一致性。锁的模型健壮、简单易用、适合做分布式锁。
2、如果获取不到锁，只需要添加一个监听器就可以了，不用一直轮询，性能消耗较小。
3、如果有较多的客户端频繁的申请加锁、释放锁，对于zk集群的压力会比较大。

如何用Zookeeper实现分布式锁

使用 ZooKeeper 实现分布式锁是一种常见的方法，它可以确保在分布式系统中的多个节点上对共享资源进行互斥访问。下面是一种基本的方法来实现分布式锁：

1. 创建一个持久性的父节点： 在 ZooKeeper 中创建一个持久性的父节点，用于存储所有的锁。
2. 每个请求尝试创建一个临时顺序节点： 当一个节点需要获取锁时，它在上述创建的父节点下创建一个临时顺序节点。
3. 获取节点列表： 节点获取父节点下的所有子节点，并对它们进行排序。
4. 判断是否是最小的节点： 节点检查它是否是所有子节点中最小的节点。如果是，表示该节点获取了锁；否则，它监听比它小的前一个节点的删除事件。
5. 如果不是最小的节点，则等待： 如果节点不是最小的节点，它会监听比它小的前一个节点的删除事件，一旦前一个节点被删除，它再次尝试获取锁，重复步骤 3 和步骤 4。
6. 释放锁： 当节点使用完共享资源后，它删除自己创建的临时顺序节点，从而释放锁。 这种方法利用了 ZooKeeper 的节点顺序性质和临时节点的特性来实现分布式锁。由于节点是按顺序创建的，所以可以通过比较节点的序号来确定锁的持有者。而且，使用临时节点可以确保如果锁的持有者发生故障或失去连接，则锁会被自动释放。 这只是一个基本的实现方法，实际应用中可能还需要考虑超时处理、重试机制、错误处理等情况，以确保分布式锁的可靠性和健壮性。

Zk分布式锁原理和实现

Zookeeper 是基于临时顺序节点以及 Watcher 监听器机制实现分布式锁的。
1.ZooKeeper 的每一个节点都是一个天然的顺序发号器。
2.ZooKeeper 节点的递增有序性可以确保锁的公平。
3.ZooKeeper 的节点监听机制，可以保障占有锁的传递有序而且高效
Zookeeper实现分布式锁原理：
Zookeeper节点路径不能重复 保证唯一性。 临时节点+事件通知
1.获取锁方法：
多个jvm同时在zk上创建一个临时节点/lockPath,
最终只能够有一个jvm创建临时节点成功，如果能够创建
临时节点成功jvm 表示获取锁成功能够正常执行业务逻辑，
如果没有创建临时节点成功的jvm，则表示获取锁失败。
获取锁失败之后，可以采用不断重试策略，重试多次
获取锁失败之后，当前的jvm就进入到阻塞状态。
2.释放锁方法：
直接调用.close();释放锁
因为采用临时节点，当我们调用close()方法的时候
该临时节点会自动被删除。
其他没有获取到锁的jvm，就会从新进入到获取锁的状态。
3.被唤醒的方法：
被阻塞的jvm（没有获取锁成功的jvm），采用事件监听的方式
监听到节点已经被删除的情况下，则开始从新进入到获取锁的状态。
Zookeeper 实现分布式锁的方法比较多，我们可以使用有序节点来实现，
1、来看这个图，每个线程或进程在 Zookeeper 上的/lock 目录下创建一个临时有序的节点表示去抢占锁，所有创建的节点会按照先后顺序生成一个带有序编号的节点。
2、线程创建节点后，获取/lock 节点下的所有子节点，判断当前线程创建的节点是否是所有的节点的序号最小的。
3、如果当前线程创建的节点是所有节点序号最小的节点，则认为获取锁成功。
4、如果当前线程创建的节点不是所有节点序号最小的节点，则对节点序号的前个节点添加一个事件监听，当前一个被监听的节点释放锁之后，触发回调通知，从而再次去尝试抢占锁。
ZooKeeper 是一种分布式协调服务，它可以帮助分布式系统中的各个节点进行协调和通信。ZooKeeper 的协调机制是通过一种称为 “ZNode” 的数据结构来实现的。
在 ZooKeeper 中，每个节点都被称为一个 ZNode，它可以有子节点和关联的数据。ZNode 可以被视为一种目录结构，其中每个节点都有一个路径。通过这个路径，可以找到节点的数据。
当使用 ZooKeeper 实现分布式锁时，可以使用一种称为 “顺序节点” 的机制。顺序节点是一种特殊的 ZNode，它会在创建时自动分配一个唯一的顺序编号。这个编号可以用来解决分布式锁的问题。
假设我们有一个需要被协调的任务，可以让多个进程都去创建 ZooKeeper 中的同一家目录下的一个子节点。由于是顺序节点，每个进程创建的子节点都会被分配一个唯一的编号。当一个进程创建了编号最小的子节点时，就认为它获得了锁，可以执行任务。其他进程在创建子节点时会被阻塞，等待前一个进程释放锁。
这个过程中，只要有一台机器能够成功创建子节点并获得锁，就可以完成任务。其他机器会继续等待，直到锁被释放。这样可以保证只有一个进程能够执行任务，实现分布式锁的效果。
总之，ZooKeeper 提供了分布式协调的机制，可以通过顺序节点实现分布式锁的功能，使得分布式系统中的任务可以被协调执行。

Zookeeper实现分布式锁Java代码

基于 ZooKeeper 实现分布式锁的一般步骤如下：

1. 创建一个持久性节点： 在 ZooKeeper 中创建一个持久性节点，作为锁的父节点，所有的锁都将作为其子节点。
2. 获取锁： 当一个客户端需要获取锁时，它在锁的父节点下创建一个临时顺序节点。
3. 获取所有子节点列表： 客户端获取锁父节点下的所有子节点，并对它们进行排序。
4. 判断是否获取锁： 客户端检查是否自己创建的节点是所有子节点中序号最小的节点，如果是，则表示客户端成功获取到了锁。
5. 如果未获取锁，则监听前一个节点： 如果客户端创建的节点不是序号最小的节点，则客户端需要监听前一个节点的变化事件。
6. 处理监听事件： 如果前一个节点被删除（表示前一个客户端释放了锁），则客户端重复步骤 3 和步骤 4。
7. 使用锁： 客户端成功获取到锁后，可以执行需要互斥访问的代码。
8. 释放锁： 当客户端完成了对共享资源的访问后，需要删除自己创建的临时顺序节点，以释放锁。 下面是一个简单的 Java 代码示例，演示了如何使用 ZooKeeper 实现分布式锁：

import org.apache.zookeeper.*;

public class DistributedLock implements Watcher {

    private ZooKeeper zooKeeper;
    private String lockPath;
    private String currentLockPath;

    public DistributedLock(String host, String lockPath) {
        try {
            this.zooKeeper = new ZooKeeper(host, 3000, this);
            this.lockPath = lockPath;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void lock() {
        try {
            currentLockPath = zooKeeper.create(lockPath + "/lock", new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
            while (true) {
                String minNode = getMinNode();
                if (currentLockPath.equals(minNode)) {
                    return;
                } else {
                    synchronized (this) {
                        wait();
                    }
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private String getMinNode() throws KeeperException, InterruptedException {
        String minNode = null;
        for (String node : zooKeeper.getChildren(lockPath, false)) {
            if (minNode == null || node.compareTo(minNode) < 0) {
                minNode = node;
            }
        }
        return minNode;
    }

    public void unlock() {
        try {
            zooKeeper.delete(currentLockPath, -1);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void process(WatchedEvent event) {
        synchronized (this) {
            notifyAll();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        String host = "localhost:2181";
        String lockPath = "/locks";
        DistributedLock lock = new DistributedLock(host, lockPath);
        lock.lock();
        System.out.println("获取到锁，执行任务...");
        // 在这里执行需要互斥访问的代码
        lock.unlock();
        System.out.println("释放锁，任务完成。");
    }
}

这段代码实现了一个简单的分布式锁，使用 ZooKeeper 实现了锁的获取和释放，确保了对共享资源的互斥访问。