### 前言 這應該是分散式鎖演化的最後一個章節了，相信很多小夥伴們看完這個章節之後在應對高併發的情況下，如何保證執行緒安全心裡肯定也會有譜了。在實際的專案中也可以參考一下老貓的github上的例子，當然程式碼沒有經過特意的封裝，需要小夥伴們自己再好好封裝一下。那麼接下來，就和大家分享一下基於zookeeper的分散式鎖，由於此篇主要分享的是zk的分散式鎖，所以對於zk本身的相關知識點，並不會涉及很多。和分散式鎖實現有關的zk知識點會提及。 ### Zookeeper實現分散式鎖 何為ZK?（為了打字簡單，後續老貓均以ZK來代替zookeeper），相信很多接觸到Dubbo框架的小夥伴可能聽說過ZK，但是具體也沒有詳細地去學習ZK。那麼又如何利用ZK來實現分散式鎖呢？以下我們一個個來看。 #### 什麼是ZK? 對於沒有接觸過ZK的小夥伴，老貓給個非專業但是挺實用的解釋，ZK是一個分散式協調服務，該服務由N多個節點構成，每個節點均可儲存資料。 **資料結構** 在瞭解鎖原理之前我們先來看一下ZK的資料結構，具體如下：  在 Zookeeper 中，每一個數據節點都是一個 ZNode，上圖根目錄下有兩個節點，分別是：app1 和 app2，其中 app1 下面又有三個子節點。那麼我們來看看 ZNode 資料結構到底是什麼樣子的呢。首先我們來了解 ZNode 的型別。 Zookeeper 節點型別可以分為三大類：永續性節點（Persistent）、瞬時性節點（Ephemeral）、順序性節點（Sequential）。現實開發中在建立節點的時候通過組合可以生成以下四種節點型別：持久節點、持久順序節點、瞬時節點、瞬時有序節點。 （1） 持久節點：節點被建立後會一直存在伺服器，直到刪除操作主動清除，這種節點也是最常見的型別。 （2） 持久順序節點：有順序的持久節點，節點特性和持久節點是一樣的，只是額外特性表現在順序上。順序特性實質是在建立節點的時候，會在節點名後面加上一個數字字尾，來表示其順序。 （3） 瞬時節點：會被自動清理掉的節點，它的生命週期和客戶端會話綁在一起，客戶端會話結束，節點會被刪除掉。與永續性節點不同的是，臨時節點不能建立子節點。 （4）瞬時有順序節點：有順序的臨時節點，和持久順序節點相同，在其建立的時候會在名字後面加上數字字尾。 那麼此次我們的ZK分散式鎖就是基於ZK的臨時有序節點實現的，也就是上述的第四種節點。當然光憑藉第四種臨時有序節點是不夠的，我們還需要用到ZK的另外一個比較重要的概念，那就是“ZK觀察器”。 **ZK觀察器** ZK觀察器可以監測到節點的變動，如果節點發生變更會通知到客戶端。我們可以設定觀察器的三個方法：getData()，getChildrean(),exists()。觀察器有一個比較重要的特性就是隻能監控一次，再監控需要重新設定。 **原理流程** （1）利用ZK的瞬時有序節點的特性。 （2）多執行緒併發建立瞬時節點時，得到有序的序列。 （3）序號最小的執行緒獲得鎖。 （4）其他的執行緒則監聽自己節點序號的前一個序號。 （5）前一個執行緒執行完成，刪除自己序號的節點。 （6）下一個序號的執行緒得到通知，繼續執行。 （7）依次類推 通過上述流程大家就會發現，其實在建立節點的時候，就已經確定了執行緒的執行順序。大家看完這個流程可能有點模糊，咱們繼續看下面的圖解，老貓相信大家心裡就會有一個更加清晰的認知。  【流程一】我們有四個執行緒，分別是執行緒A、執行緒B、執行緒C、執行緒D。此時執行緒併發執行，這樣就會在我們的ZK中建立四個臨時有序節點，按照先來後到的順序分別是1、2、3、4。此時按照我們流程描述中的第三點描述由於執行緒A對應的序號最小，所以A優先獲取鎖。 【流程二】再依次看第二個流程，此時當A獲取鎖之後，執行緒B的監聽器會去監聽1節點的執行情況，執行緒C的監聽器會去監聽2節點的執行情況，執行緒D的監聽器會去監聽3節點的執行情況依次類推。 【流程三】當執行緒A執行完畢之後會刪除相關的節點1，此時會被執行緒B監聽到，於是執行緒B開始執行，有執行緒C監聽等待著執行緒B節點的釋放，依次類推，直到這四個執行緒都執行完畢。 通過以上的圖解，老貓覺得很多小夥伴對ZK鎖的實現原理應該已經知道了，當然對ZK還是比較陌生的小夥伴也可以專門抽時間去熟悉一下ZK。接下來就和老貓一起來看一下具體的程式碼又是如何實現的吧。 ### 純手擼ZK分散式鎖程式碼 基於上述的流程，我們手擼一下核心的程式碼，首先我們搭建的zk伺服器必須和專案中使用的pom依賴是同一版本，這樣也才能夠避免出問題，由於老貓使用的是zk的3.6.2版本，所以老貓引入的pom如下： ```xml ``` 手寫zk鎖的邏輯主要也是根據上述原理實現，程式碼中有比較晦澀難懂的地方，老貓也寫了詳細的備註，還有不 明白的鐵子可以給老貓留言： ```java /** * @author [email protected] * @date 2021/1/16 10:25 * @公眾號 程式設計師老貓 */ @Slf4j @Service public class ZKLockUtil implements AutoCloseable, Watcher { private ZooKeeper zooKeeper; private String zNode; public ZKLockUtil() throws Exception { this.zooKeeper = new ZooKeeper("localhost:2181",100000,this); } public boolean getLock(String businessCode){ try { // 首先建立業務根節點，類比之前的redis鎖的key以及mysql鎖的businessCode Stat stat = zooKeeper.exists("/"+businessCode,false); if(stat == null){ //表示建立一個業務根目錄，此節點為持久節點，另外的由於在本地搭建的zk沒有設定密碼，所以採用OPEN_ACL_UNSAFE模式 zooKeeper.create("/" +businessCode,businessCode.getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT); } //建立該目錄下的有序瞬時節點，假如我們的訂單業務編號是"order"，那麼第一個有序瞬時節點應該是/order/order_0000001 zNode =zooKeeper.create("/" + businessCode + "/" + businessCode + "_", businessCode.getBytes(), ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL); /** * 按照之前原理的時候的邏輯， * 我們會對所有的節點進行排序並且序號最小的那個節點優先獲取鎖， * 其他節點處於監聽狀態 */ //此處獲取所有子節點，注：之前文章中提及的getData()，getChildrean(),exists()的第二個引數表示是否設定觀察器，ture為設定，false表示不設定