首先分布式鎖和我們平常講到的鎖原理基本一樣，目的就是確保讹开，在多個線程并發(fā)時驮吱，只有一個線程在同一刻操作這個業(yè)務(wù)或者說方法、變量萧吠。

在一個進(jìn)程中左冬，也就是一個jvm 或者說應(yīng)用中，我們很容易去處理控制纸型，在jdk java.util 并發(fā)包中已經(jīng)為我們提供了這些方法去加鎖拇砰， 比如synchronized 關(guān)鍵字 或者Lock 鎖，都可以處理狰腌。

但是我們現(xiàn)在的應(yīng)用程序如果只部署一臺服務(wù)器除破，那并發(fā)量是很差的，如果同時有上萬的請求那么很有可能造成服務(wù)器壓力過大琼腔，而癱瘓瑰枫。

想想雙十一 和 三十晚上十點(diǎn)分支付寶紅包等業(yè)務(wù)場景，自然需要用到多臺服務(wù)器去同時處理這些業(yè)務(wù)丹莲，那么這些服務(wù)可能會有上百臺同時處理光坝，

但是請我們大家想一想，如果有100臺服務(wù)器 要處理分紅包的業(yè)務(wù)甥材，現(xiàn)在假設(shè)有1億的紅包盯另，1千萬個人分，金額隨機(jī)洲赵，那么這個業(yè)務(wù)場景下是不是必須確保這1千萬個人最后分的紅包金額總和等于1億鸳惯。

如果處理不好~~每人分到100萬商蕴，那馬云爸爸估計(jì)大年初一芝发，就得宣布破產(chǎn)了~~

一、常規(guī)鎖會造成什么情況辅鲸？

首先說一下我們?yōu)槭裁匆慵海唵卫斫饩褪瞧芭龋枨罅浚ㄕ埱蟛l(fā)量）變大了赫蛇，一個工人處理能力有限，那就多招一些工人來一起處理悟耘。

假設(shè)1千萬個請求平均分配到100臺服務(wù)器上，每個服務(wù)器 接收10w的請求（這10w個請求并不是在同一秒中來的暂幼，可能是在1,2個小時內(nèi)筏勒，可以聯(lián)想下我們?nèi)砩祥_紅包，等到10.20開始旺嬉，有的人立馬開了管行，有的人是不是等到12點(diǎn)了才想起來~）

那這樣的話，平均到每一秒上的請求也就不到1千個邪媳，這種壓力一般的服務(wù)器還是可以承受的捐顷。

第一個請求到來后，是不是需要在1億里面給他分一部分錢雨效，金額隨機(jī)迅涮，假設(shè)第一個人分到了100，那是不是要在這1億中減去100塊徽龟，剩下99999900 塊~

第二個用戶再來分叮姑，金額隨機(jī)，這次分200塊据悔，那是不是就需要在剩下的99999900塊中再減去200塊传透，剩下99999700 塊。

等到第10w個用戶來极颓，一看還有1000w旷祸，那這1000w全成他的了。

等于是在每個服務(wù)器中去分1億讼昆，也就是10w個用戶分了一個億托享，最后總計(jì)有100個服務(wù)器骚烧，要分100億。

如果真這樣了闰围，雖說馬云爸爸不會破產(chǎn)（據(jù)最新統(tǒng)計(jì)馬云有2300億人民幣）赃绊，那分紅包的開發(fā)項(xiàng)目組，以及產(chǎn)品經(jīng)理羡榴，可以GG了~

簡化結(jié)構(gòu)圖如下：

二碧查、分布式鎖怎么去處理？

那么為了解決這個問題校仑，讓1000萬用戶只分1億忠售，而不是100億，這個時候分布式鎖就派上用處了迄沫。

分布式鎖可以把整個集群就當(dāng)作是一個應(yīng)用一樣去處理稻扬，那么也就需要這個鎖泰佳，要獨(dú)立于每一個服務(wù)之外逝她，而不是在服務(wù)里面黔宛。公眾號“Java精選”中回復(fù)“面試題”領(lǐng)取近2000道面試題宁昭，涵蓋面比較廣泛酗宋，持續(xù)更新中蜕猫。

假設(shè)第一個服務(wù)器接收到用戶1的請求后回右，那么這個時候翔烁，他就不能只在自己的應(yīng)用中去判斷還有多少錢可以分了蹬屹，而需要去外部請求專門負(fù)責(zé)管理這1億紅包的人（服務(wù)）白华，問他：哎弧腥，我這里要分100塊管搪，給我100更鲁。

管理紅包的妹子（服務(wù)）一看澡为，還有1個億缀壤，那好纠亚，給你100塊蒂胞，然后剩下99999900塊骗随。

第二個請求到來后鸿染，被服務(wù)器2獲取涨椒，繼續(xù)去詢問蚕冬，管理紅包的妹子囤热，我這邊要分10塊获三，管理紅包的妹子先查了下還有99999900，那就說：好蚓炬，給你10塊肯夏。那就剩下99999890塊?

等到第1000w個請求到來后犀暑，服務(wù)器100拿到請求耐亏，繼續(xù)去詢問广辰，管理紅包的妹子择吊，你要100几睛，妹子翻了翻白眼，對你說囱持，就剩1塊了纷妆，愛要不要掩幢，那這個時候就只能給你1塊了（1塊也是錢啊粒蜈，買根辣條還是可以的）枯怖。

這些請求編號1,2不代表執(zhí)行的先后順序度硝，正式的場景下，應(yīng)該是 100臺服務(wù)器每個服務(wù)器持有一個請求去訪問負(fù)責(zé)管理紅包的妹子（服務(wù)）椒袍，那在管紅包的妹子那里同時會接收到100個請求驹暑，這個時候就需要在負(fù)責(zé)紅包的妹子那里加個鎖就可以了（拋繡球）优俘，你們100個服務(wù)器誰拿到鎖（搶到繡球）帆焕，誰就進(jìn)來和我談叶雹，我給你分折晦，其他人就等著去吧

經(jīng)過上面的分布式鎖的處理后式散，馬云爸爸終于放心了暴拄，決定給紅包團(tuán)隊(duì)每人加一個雞腿乖篷。

簡化的結(jié)構(gòu)圖如下：

三撕蔼、分布式鎖的實(shí)現(xiàn)有哪些鲸沮？

?說到分布式鎖的實(shí)現(xiàn)讼溺，還是有很多的怒坯，有數(shù)據(jù)庫方式的，有redis分布式鎖视译，有zookeeper分布式鎖等等

我們?nèi)绻捎胷edis作為分布式鎖酷含，那么上圖中負(fù)“責(zé)紅包的妹子（服務(wù)）”汪茧，就可以替換成redis陆爽，請自行腦補(bǔ)慌闭。

1、為什么redis可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖省古？

首先redis是單線程的豺妓，這里的單線程指的是網(wǎng)絡(luò)請求模塊使用了一個線程（所以不需考慮并發(fā)安全性）琳拭，即一個線程處理所有網(wǎng)絡(luò)請求描验，其他模塊仍用了多個線程膘流。

在實(shí)際的操作中過程大致是這樣子的：

服務(wù)器1要去訪問發(fā)紅包的妹子呼股，也就是redis，那么他會在redis中通過"setnx key value" 操作設(shè)置一個key 進(jìn)去吸奴，value是啥不重要蔼两，重要的是要有一個key算利，也就是一個標(biāo)記疾党，而且這個key你愛叫啥叫啥，只要所有的服務(wù)器設(shè)置的key相同就可以抑胎。

假設(shè)我們設(shè)置一個渐北，如下圖

那么我們可以看到會返回一個1恃锉，那就代表了成功破托。

如果再來一個請求去設(shè)置同樣的key土砂，如下圖：

這個時候會返回0萝映，那就代表失敗了锌俱。

那么我們就可以通過這個操作去判斷是不是當(dāng)前可以拿到鎖敌呈，或者說可以去訪問“負(fù)責(zé)發(fā)紅包的妹子”磕洪，如果返回1诫龙，那我就開始去執(zhí)行后面的邏輯，如果返回0谷异，那就說明已經(jīng)被人占用了歹嘹，我就要繼續(xù)等待。

當(dāng)服務(wù)器1拿到鎖之后材蛛，進(jìn)行了業(yè)務(wù)處理卑吭，完成后豆赏，還需要釋放鎖河绽，如下圖所示：

刪除成功返回1耙饰，那么其他的服務(wù)器就可以繼續(xù)重復(fù)上面的步驟去設(shè)置這個key苟跪，以達(dá)到獲取鎖的目的。

當(dāng)然以上的操作是在redis客戶端直接進(jìn)行的篷扩，通過程序調(diào)用的話鉴未，肯定就不能這么寫，比如java 就需要通過jedis 去調(diào)用连茧，但是整個處理邏輯基本都是一樣的

通過上面的方式啸驯，我們好像是解決了分布式鎖的問題，但是想想還有沒有什么問題呢虐唠？疆偿？

?對杆故，問題還是有的处铛，可能會有死鎖的問題發(fā)生撤蟆，比如服務(wù)器1設(shè)置完之后，獲取了鎖之后讨衣，忽然發(fā)生了宕機(jī)式镐。

那后續(xù)的刪除key操作就沒法執(zhí)行歹茶，這個key會一直在redis中存在惊豺，其他服務(wù)器每次去檢查鳖目，都會返回0，他們都會認(rèn)為有人在使用鎖狸捅，我需要等尘喝。

為了解決這個死鎖的問題朽褪，我們就就需要給key 設(shè)置有效期了置吓。

?設(shè)置的方式有2種

1）第一種就是在set完key之后，直接設(shè)置key的有效期 "expire key timeout" 缔赠，為key設(shè)置一個超時時間衍锚，單位為second，超過這個時間鎖會自動釋放嗤堰，避免死鎖戴质。

這種方式相當(dāng)于，把鎖持有的有效期踢匣，交給了redis去控制告匠。如果時間到了，你還沒有給我刪除key离唬，那redis就直接給你刪了输莺，其他服務(wù)器就可以繼續(xù)去setnx獲取鎖。

2）第二種方式，就是把刪除key權(quán)利交給其他的服務(wù)器，那這個時候就需要用到value值了，

比如服務(wù)器1泄朴，設(shè)置了value 也就是 timeout 為 當(dāng)前時間+1 秒 畔规，這個時候服務(wù)器2 通過get 發(fā)現(xiàn)時間已經(jīng)超過系統(tǒng)當(dāng)前時間了莫绣，那就說明服務(wù)器1沒有釋放鎖，服務(wù)器1可能出問題了，

服務(wù)器2就開始執(zhí)行刪除key操作，并且繼續(xù)執(zhí)行setnx 操作。

但是這塊有一個問題，也就是每瞒，不光你服務(wù)器2可能會發(fā)現(xiàn)服務(wù)器1超時了，服務(wù)器3也可能會發(fā)現(xiàn)钞速，如果剛好羽资，服務(wù)器2腹暖，setnx操作完成殖告，服務(wù)器3就接著刪除爽丹，是不是服務(wù)器3也可以setnx成功了初澎？

那就等于是服務(wù)器2和服務(wù)器3都拿到鎖了焰宣，那就問題大了闪唆。這個時候怎么辦呢奠骄？

這個時候需要用到? “GETSET ?key value” 命令了。這個命令的意思就是獲取當(dāng)前key的值，并且設(shè)置新的值磁滚。

假設(shè)服務(wù)器2發(fā)現(xiàn)key過期了，開始調(diào)用 getset 命令灼伤，然后用獲取的時間判斷是否過期，如果獲取的時間仍然是過期的又活，那就說明拿到鎖了隘世。

如果沒有纷捞，則說明在服務(wù)2執(zhí)行g(shù)etset之前坯墨，服務(wù)器3可能也發(fā)現(xiàn)鎖過期了，并且在服務(wù)器2之前執(zhí)行了getset操作嚷硫，重新設(shè)置了過期時間会烙。

那么服務(wù)器2就需要放棄后續(xù)的操作沃缘，繼續(xù)等待服務(wù)器3釋放鎖或者去監(jiān)測key的有效期是否過期掀亩。

這塊其實(shí)有一個小問題是陕悬，服務(wù)器3已經(jīng)修改了有效期惜纸，拿到鎖之后，服務(wù)器2，也修改了有效期，但是沒能拿到鎖扔水，但是這個有效期的時間已經(jīng)被在服務(wù)器3的基礎(chǔ)上有增加一些，但是這種影響其實(shí)還是很小的，幾乎可以忽略不計(jì)。

2除呵、為什么zookeeper可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖渊涝？

百度百科是這么介紹的：ZooKeeper是一個分布式的，開放源碼的分布式應(yīng)用程序協(xié)調(diào)服務(wù)跨释，是Google的Chubby一個開源的實(shí)現(xiàn)胸私，是Hadoop和Hbase的重要組件。

那對于我們初次認(rèn)識的人鳖谈，可以理解成ZooKeeper就像是我們的電腦文件系統(tǒng)岁疼，我們可以在d盤中創(chuàng)建文件夾a，并且可以繼續(xù)在文件夾a中創(chuàng)建 文件夾a1缆娃，a2捷绒。

那我們的文件系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？龄恋？那就是同一個目錄下文件名稱不能重復(fù)疙驾，同樣ZooKeeper也是這樣的。

?在ZooKeeper所有的節(jié)點(diǎn)郭毕，也就是文件夾稱作 Znode它碎，而且這個Znode節(jié)點(diǎn)是可以存儲數(shù)據(jù)的。

我們可以通過“ create /zkjjj nice” 來創(chuàng)建一個節(jié)點(diǎn)，這個命令就表示扳肛，在跟目錄下創(chuàng)建一個zkjjj的節(jié)點(diǎn)傻挂，值是nice。同樣這里的值挖息，和我在前面說的redis中的一樣金拒，沒什么意義，你隨便給套腹。

另外ZooKeeper可以創(chuàng)建4種類型的節(jié)點(diǎn)绪抛，分別是：

1）持久性節(jié)點(diǎn)

2）持久性順序節(jié)點(diǎn)

3）臨時性節(jié)點(diǎn)

4）臨時性順序節(jié)點(diǎn)

首先說下持久性節(jié)點(diǎn)和臨時性節(jié)點(diǎn)的區(qū)別，持久性節(jié)點(diǎn)表示只要你創(chuàng)建了這個節(jié)點(diǎn)电禀，那不管你ZooKeeper的客戶端是否斷開連接幢码，ZooKeeper的服務(wù)端都會記錄這個節(jié)點(diǎn)。

臨時性節(jié)點(diǎn)剛好相反尖飞，一旦你ZooKeeper客戶端斷開了連接症副，那ZooKeeper服務(wù)端就不再保存這個節(jié)點(diǎn)。

再說下順序性節(jié)點(diǎn)政基，順序性節(jié)點(diǎn)是指贞铣，在創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的時候，ZooKeeper會自動給節(jié)點(diǎn)編號比如0000001 沮明，0000002 這種的辕坝。

最后說下，zookeeper有一個監(jiān)聽機(jī)制珊擂，客戶端注冊監(jiān)聽它關(guān)心的目錄節(jié)點(diǎn)圣勒，當(dāng)目錄節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化（數(shù)據(jù)改變、被刪除摧扇、子目錄節(jié)點(diǎn)增加刪除）等，zookeeper會通知客戶端挚歧。

下面我們繼續(xù)結(jié)合我們上面的分紅包場景扛稽，描述下在zookeeper中如何加鎖。

假設(shè)服務(wù)器1滑负，創(chuàng)建了一個節(jié)點(diǎn) /zkjjj ,成功了在张，那服務(wù)器1就獲取了鎖，服務(wù)器2再去創(chuàng)建相同的鎖矮慕，那么他就會失敗帮匾，這個時候他就就只能監(jiān)聽這個節(jié)點(diǎn)的變化。

等到服務(wù)器1痴鳄，處理完業(yè)務(wù)瘟斜，刪除了節(jié)點(diǎn)后，他就會得到通知，然后去創(chuàng)建同樣的節(jié)點(diǎn)螺句，獲取鎖處理業(yè)務(wù)虽惭，再刪除節(jié)點(diǎn)，后續(xù)的100臺服務(wù)器與之類似

注意這里的100臺服務(wù)器并不是挨個去執(zhí)行上面的創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的操作蛇尚，而是并發(fā)的芽唇，當(dāng)服務(wù)器1創(chuàng)建成功，那么剩下的99個就都會注冊監(jiān)聽這個節(jié)點(diǎn)取劫，等通知匆笤，以此類推。

?但是大家有沒有注意到谱邪，這里還是有問題的炮捧，還是會有死鎖的情況存在，對不對虾标？

當(dāng)服務(wù)器1創(chuàng)建了節(jié)點(diǎn)后掛了寓盗，沒能刪除，那其他99臺服務(wù)器就會一直等通知璧函，那就完蛋了傀蚌。。蘸吓。

這個時候呢善炫，就需要用到臨時性節(jié)點(diǎn)了，我們前面說過了库继，臨時性節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是客戶端一旦斷開箩艺，就會丟失，也就是當(dāng)服務(wù)器1創(chuàng)建了節(jié)點(diǎn)后宪萄，如果掛了艺谆。

那這個節(jié)點(diǎn)會自動被刪除，這樣后續(xù)的其他服務(wù)器拜英，就可以繼續(xù)去創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)静汤，獲取鎖了。

但是我們可能還需要注意到一點(diǎn)居凶，就是驚群效應(yīng)：舉一個很簡單的例子,當(dāng)你往一群鴿子中間扔一塊食物,雖然最終只有一個鴿子搶到食物,但所有鴿子都會被驚動來爭奪,沒有搶到..

就是當(dāng)服務(wù)器1節(jié)點(diǎn)有變化虫给，會通知其余的99個服務(wù)器，但是最終只有1個服務(wù)器會創(chuàng)建成功侠碧，這樣98還是需要等待監(jiān)聽抹估，那么為了處理這種情況，就需要用到臨時順序性節(jié)點(diǎn)

大致意思就是弄兜，之前是所有99個服務(wù)器都監(jiān)聽一個節(jié)點(diǎn)药蜻，現(xiàn)在就是每一個服務(wù)器監(jiān)聽自己前面的一個節(jié)點(diǎn)瓷式。

假設(shè)100個服務(wù)器同時發(fā)來請求，這個時候會在 /zkjjj 節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建 100 個臨時順序性節(jié)點(diǎn)?/zkjjj/000000001, ?/zkjjj/000000002,一直到??/zkjjj/000000100,這個編號就等于是已經(jīng)給他們設(shè)置了獲取鎖的先后順序了谷暮。

當(dāng)001節(jié)點(diǎn)處理完畢蒿往，刪除節(jié)點(diǎn)后，002收到通知湿弦，去獲取鎖瓤漏，開始執(zhí)行，執(zhí)行完畢颊埃，刪除節(jié)點(diǎn)蔬充，通知003~以此類推。