前言：

隨著微處理機技術(shù)的發(fā)展，人們只需花幾百美元就能買到一個CPU芯片燥翅，這個芯片每秒鐘執(zhí)行的指令比80年代最大的大型機的處理機每秒鐘所執(zhí)行的指令還多。如果你愿意付出兩倍的價錢瞧掺，將得到同樣的CPU乎串，但它卻以更高的時鐘速率運行。因此买置，最節(jié)約成本的辦法通常是在一個系統(tǒng)中使用集中在一起的大量的廉價CPU寄悯。所以，傾向于分布式系統(tǒng)的主要原因是它可以潛在地得到比單個的大型集中式系統(tǒng)好得多的性價比堕义。實際上猜旬，分布式系統(tǒng)是通過較低廉的價格來實現(xiàn)相似的性能的脆栋。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，越來越多的人使用者互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品洒擦。一般互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都是分布式部署的椿争，分布式部署確實能帶來性能和效率上的提升，提升效率的同事熟嫩，我們還需要注意秦踪，保證一個分布式環(huán)境下數(shù)據(jù)一致性的問題。

分布式鎖簡述

在單機時代掸茅，雖然不存在分布式鎖椅邓，但也會面臨資源互斥的情況，只不過在單機的情況下昧狮，如果有多個線程要同時訪問某個共享資源的時候景馁，我們可以采用線程間加鎖的機制，即當某個線程獲取到這個資源后逗鸣，就需要對這個資源進行加鎖合住，當使用完資源之后，再解鎖撒璧，其它線程就可以接著使用了透葛。例如，在JAVA中卿樱，甚至專門提供了一些處理鎖機制的一些API（synchronize/Lock等）僚害。

但是到了分布式系統(tǒng)的時代，這種線程之間的鎖機制繁调，就沒作用了贡珊，系統(tǒng)可能會有多份并且部署在不同的機器上，這些資源已經(jīng)不是在線程之間共享了涉馁，而是屬于進程之間共享的資源门岔。因此，為了解決這個問題烤送，「分布式鎖」就強勢登場了寒随。

分布式鎖是控制分布式系統(tǒng)之間同步訪問共享資源的一種方式。在分布式系統(tǒng)中帮坚，常常需要協(xié)調(diào)他們的動作妻往。如果不同的系統(tǒng)或是同一個系統(tǒng)的不同主機之間共享了一個或一組資源，那么訪問這些資源的時候试和，往往需要互斥來防止彼此干擾來保證一致性讯泣，在這種情況下，便需要使用到分布式鎖阅悍。

在分布式系統(tǒng)中好渠，常常需要協(xié)調(diào)他們的動作昨稼。如果不同的系統(tǒng)或是同一個系統(tǒng)的不同主機之間共享了一個或一組資源，那么訪問這些資源的時候拳锚，往往需要互斥來防止彼此干擾來保證一致性假栓，這個時候，便需要使用到分布式鎖霍掺。

分布式鎖要滿足哪些要求呢匾荆？

• 排他性： 在同一時間只會有一個客戶端能獲取到鎖，其它客戶端無法同時獲取
• 避免死鎖： 這把鎖在一段有限的時間之后杆烁，一定會被釋放（正常釋放或異常釋放）
• 高可用： 獲取或釋放鎖的機制必須高可用且性能佳
• ...

目前相對主流的有三種牙丽，從實現(xiàn)的復雜度上來看，從上往下難度依次增加：

• 數(shù)據(jù)庫(MySQL)
• Redis
• ZooKeeper

v 基于數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)

基于數(shù)據(jù)庫來做分布式鎖的話兔魂，通常有兩種做法：

• 基于數(shù)據(jù)庫的樂觀鎖
• 基于數(shù)據(jù)庫的悲觀鎖

樂觀鎖

樂觀鎖的特點先進行業(yè)務操作烤芦，不到萬不得已不去拿鎖。即“樂觀”的認為拿鎖多半是會成功的入热，因此在進行完業(yè)務操作需要實際更新數(shù)據(jù)的最后一步再去拿一下鎖就好拍棕。

樂觀鎖機制其實就是在數(shù)據(jù)庫表中引入一個版本號（version）字段來實現(xiàn)的晓铆。當我們要從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)的時候勺良，同時把這個version字段也讀出來，如果要對讀出來的數(shù)據(jù)進行更新后寫回數(shù)據(jù)庫骄噪，則需要將version加1尚困，同時將新的數(shù)據(jù)與新的version更新到數(shù)據(jù)表中，且必須在更新的時候同時檢查目前數(shù)據(jù)庫里version值是不是之前的那個version链蕊，如果是事甜，則正常更新。如果不是滔韵，則更新失敗逻谦，說明在這個過程中有其它的進程去更新過數(shù)據(jù)了。

看圖敘事陪蜻。模擬實戰(zhàn)場景邦马。

如上圖，故事男主人公(以下簡稱男主)打算去ATM機取3000元宴卖，故事女主人公(以下簡稱女主)則要在某寶買買買滋将，買個包需要3000元，賬戶的余額是5000元症昏。如果沒有采用鎖的話随闽，在兩人同時取款和買買買，可能會出現(xiàn)合計消費了6000肝谭，導致賬戶余額異常掘宪。所以需要用到鎖的機制蛾扇，當男主女主甚至更多小主同時消費時，除了讀取到6000的賬戶余額外添诉，還需要讀取到當前的版本號version=1屁桑，等先行消費成功的主人公(無論誰先消費)去出發(fā)修改賬戶余額的同時，會觸發(fā)version=version+1栏赴，即version=2蘑斧。那么其他人使用未更新的version(1)去更新賬戶余額時就會發(fā)現(xiàn)版本號不對，就會導致本次更新失敗须眷，就得重新去讀取最新賬戶余額以及版本號竖瘾。

樂觀鎖遵循的兩點法則：

• 鎖服務要有遞增的版本號version
• 每次更新數(shù)據(jù)的時候都必須先判斷版本號對不對，然后再寫入新的版本號

悲觀鎖

悲觀鎖的特點是先獲取鎖花颗，再進行業(yè)務操作捕传，即“悲觀”的認為獲取鎖是非常有可能失敗的，因此要先確保獲取鎖成功再進行業(yè)務操作扩劝。

通常所說的“一鎖二查三更新”即指的是使用悲觀鎖庸论。通常來講在數(shù)據(jù)庫上的悲觀鎖需要數(shù)據(jù)庫本身提供支持，即通過常用的 select ... for update 操作來實現(xiàn)悲觀鎖棒呛。當數(shù)據(jù)庫執(zhí)行 select for update 時會獲取被 select 中的數(shù)據(jù)行的行鎖聂示，因此其他并發(fā)執(zhí)行的 select for update 如果試圖選中同一行則會發(fā)生排斥（需要等待行鎖被釋放），因此達到鎖的效果簇秒。 select for update 獲取的行鎖會在當前事務結(jié)束時自動釋放鱼喉，因此必須在事務中使用。

示例：

/** * 消費以后更新銀行余額 * @param bankId 銀行卡號 * @param cost 消費金額 * @return */ public boolean consume(Long bankId, Integer cost){ //先鎖定銀行賬戶 BankAccount product = query("SELECT * FROM bank_account WHERE bank_id=#{bankId} FOR UPDATE", bankId); if (product.getNumber() > 0) { int updateCnt = update("UPDATE tb_product_stock SET number=#{cost} WHERE product_id=#{productId}", cost, bankId); if(updateCnt > 0){ //更新庫存成功 return true; } } return false; } 

樂觀鎖與悲觀鎖的區(qū)別

樂觀鎖的思路一般是表中增加版本字段趋观，更新時where語句中增加版本的判斷扛禽，算是一種CAS（Compare And Swep）操作，銀行消費場景中version起到了版本控制的作用（ AND version=#{version} ）皱坛。

悲觀鎖之所以是悲觀编曼，在于他認為本次操作會發(fā)生并發(fā)沖突，所以一開始就對銀行賬戶加上鎖（ SELECT ... FOR UPDATE ）剩辟，然后就可以安心的做判斷和更新掐场，因為這時候不會有別人更新賬戶余額。

v 基于Redis實現(xiàn)

基于Redis實現(xiàn)的鎖機制抹沪，主要是依賴redis自身的原子操作刻肄，例如：

SET user_key user_value NX PX 100

redis從2.6.12版本開始，SET命令才支持這些參數(shù)：

NX：只在在鍵不存在時融欧，才對鍵進行設置操作敏弃， SET key value NX 效果等同于 SETNX key value

PX millisecond：設置鍵的過期時間為millisecond毫秒，當超過這個時間后噪馏，設置的鍵會自動失效

上述代碼示例是指麦到，當redis中不存在user_key這個鍵的時候绿饵，才會去設置一個user_key鍵，并且給這個鍵的值設置為 user_value瓶颠，且這個鍵的存活時間為100ms

為什么這個命令可以幫我們實現(xiàn)鎖機制呢拟赊？

因為這個命令是只有在某個key不存在的時候，才會執(zhí)行成功粹淋。那么當多個進程同時并發(fā)的去設置同一個key的時候吸祟，就永遠只會有一個進程成功。當某個進程設置成功之后桃移，就可以去執(zhí)行業(yè)務邏輯了屋匕，等業(yè)務邏輯執(zhí)行完畢之后，再去進行解鎖借杰。

解鎖很簡單过吻，只需要刪除這個key就可以了，不過刪除之前需要判斷蔗衡，這個key對應的value是當初自己設置的那個纤虽。

另外，針對redis集群模式的分布式鎖绞惦，可以采用redis的 Redlock (可能會被墻)機制逼纸。

v 基于ZooKeeper實現(xiàn)

其實基于ZooKeeper，就是使用它的臨時有序節(jié)點來實現(xiàn)的分布式鎖翩隧。

原理

當某客戶端要進行邏輯的加鎖時樊展，就在zookeeper上的某個指定節(jié)點的目錄下呻纹，去生成一個唯一的臨時有序節(jié)點堆生， 然后判斷自己是否是這些有序節(jié)點中序號最小的一個，如果是雷酪，則算是獲取了鎖淑仆。如果不是，則說明沒有獲取到鎖哥力，那么就需要在序列中找到比自己小的那個節(jié)點蔗怠，并對其調(diào)用 exist() 方法，對其注冊事件監(jiān)聽吩跋，當監(jiān)聽到這個節(jié)點被刪除了寞射，那就再去判斷一次自己當初創(chuàng)建的節(jié)點是否變成了序列中最小的。如果是锌钮，則獲取鎖桥温，如果不是，則重復上述步驟梁丘。

當釋放鎖的時候侵浸，只需將這個臨時節(jié)點刪除即可旺韭。

如上圖，locker是一個持久節(jié)點掏觉， node_1/node_2/.../node_n 就是上面說的臨時節(jié)點区端，由客戶端client去創(chuàng)建的。

client_1/client_2/.../clien_n 都是想去獲取鎖的客戶端澳腹。以client_1為例织盼，它想去獲取分布式鎖，則需要跑到locker下面去創(chuàng)建臨時節(jié)點（假如是node_1）創(chuàng)建完畢后酱塔，看一下自己的節(jié)點序號是否是locker下面最小的悔政，如果是，則獲取了鎖延旧。如果不是谋国，則去找到比自己小的那個節(jié)點（假如是node_2），找到后迁沫，就監(jiān)聽node_2芦瘾，直到node_2被刪除，那么就開始再次判斷自己的node_1是不是序列中最小的集畅，如果是近弟，則獲取鎖，如果還不是挺智，則繼續(xù)找一下一個節(jié)點祷愉。

總結(jié)：

分布式鎖有很多種，開篇說的"相對主流的有三種"只是針對我所遇到的赦颇。分布式鎖未來肯定是千變?nèi)f化的二鳄，無論你身處一個什么樣的公司，最開始的工作可能都得盡可能的從簡單的做起媒怯。希望大家能根據(jù)所在公司業(yè)務場景订讼，選擇適合所在項目的方案。

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