來源：[https://www.cnblogs.com/JJJ1990/p/10496850.html](https://www.cnblogs.com/JJJ1990/p/10496850.html)

首先分布式鎖和我們平常講到的鎖原理基本一樣泵督，目的就是確保，在多個(gè)線程并發(fā)時(shí)谤碳，只有一個(gè)線程在同一刻操作這個(gè)業(yè)務(wù)或者說方法溢豆、變量。
在一個(gè)進(jìn)程中搓茬，也就是一個(gè)jvm 或者說應(yīng)用中卷仑，我們很容易去處理控制麸折，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，比如synchronized 關(guān)鍵字 或者Lock 鎖窜锯，都可以處理锚扎。
但是我們現(xiàn)在的應(yīng)用程序如果只部署一臺(tái)服務(wù)器馁启，那并發(fā)量是很差的惯疙，如果同時(shí)有上萬的請(qǐng)求那么很有可能造成服務(wù)器壓力過大，而癱瘓眉菱。
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(chǎng)景掉分，自然需要用到多臺(tái)服務(wù)器去同時(shí)處理這些業(yè)務(wù)酥郭，那么這些服務(wù)可能會(huì)有上百臺(tái)同時(shí)處理，但是請(qǐng)我們大家想一想惜姐，如果有100臺(tái)服務(wù)器 要處理分紅包的業(yè)務(wù)，現(xiàn)在假設(shè)有1億的紅包坷衍，1千萬個(gè)人分枫耳，金額隨機(jī)孟抗，那么這個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下是不是必須確保這1千萬個(gè)人最后分的紅包金額總和等于1億凄硼。如果處理不好~~每人分到100萬，那馬云爸爸估計(jì)大年初一狐史，就得宣布破產(chǎn)了

1预皇，常規(guī)鎖會(huì)造成什么情況婉刀？

首先說一下我們?yōu)槭裁匆慵和患眨?jiǎn)單理解就是律秃，需求量（請(qǐng)求并發(fā)量）變大了，一個(gè)工人處理能力有限糙申，那就多招一些工人來一起處理柜裸。

假設(shè)1千萬個(gè)請(qǐng)求平均分配到100臺(tái)服務(wù)器上疙挺，每個(gè)服務(wù)器 接收10w的請(qǐng)求（這10w個(gè)請(qǐng)求并不是在同一秒中來的怜浅，可能是在1,2個(gè)小時(shí)內(nèi)，可以聯(lián)想下我們?nèi)砩祥_紅包，等到10.20開始沥阳，有的人立馬開了沪袭，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(qǐng)求也就不到1千個(gè)埠啃，這種壓力一般的服務(wù)器還是可以承受的碴开。

第一個(gè)請(qǐng)求到來后博秫，是不是需要在1億里面給他分一部分錢挡育，金額隨機(jī)即寒，假設(shè)第一個(gè)人分到了100母赵，那是不是要在這1億中減去100塊，剩下99999900 塊~

第二個(gè)用戶再來分师倔，金額隨機(jī)周蹭，這次分200塊，那是不是就需要在剩下的99999900塊中再減去200塊谷醉，剩下99999700 塊俱尼。

等到第10w個(gè)用戶來抖单，一看還有1000w，那這1000w全成他的了矛绘。

等于是在每個(gè)服務(wù)器中去分1億货矮，也就是10w個(gè)用戶分了一個(gè)億囚玫，最后總計(jì)有100個(gè)服務(wù)器燃少，要分100億铃在。

如果真這樣了阳液，雖說馬云爸爸不會(huì)破產(chǎn)（據(jù)最新統(tǒng)計(jì)馬云有2300億人民幣）帘皿，那分紅包的開發(fā)項(xiàng)目組矮烹，以及產(chǎn)品經(jīng)理奉狈，可以GG了~

簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖如下：

image.png

2，分布式鎖怎么去處理跛蛋？

那么為了解決這個(gè)問題，讓1000萬用戶只分1億理逊，而不是100億晋被，這個(gè)時(shí)候分布式鎖就派上用處了羡洛。

分布式鎖可以把整個(gè)集群就當(dāng)作是一個(gè)應(yīng)用一樣去處理崭闲，那么也就需要這個(gè)鎖镀脂，要獨(dú)立于每一個(gè)服務(wù)之外沙兰，而不是在服務(wù)里面鼎天。

假設(shè)第一個(gè)服務(wù)器接收到用戶1的請(qǐng)求后育勺，那么這個(gè)時(shí)候涧至，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，而需要去外部請(qǐng)求專門負(fù)責(zé)管理這1億紅包的人（服務(wù)）赘方，問他：哎，我這里要分100塊跳夭，給我100优妙。

管理紅包的妹子（服務(wù)）一看卡辰，還有1個(gè)億九妈，那好，給你100塊，然后剩下99999900塊翠霍。

第二個(gè)請(qǐng)求到來后寒匙，被服務(wù)器2獲取，繼續(xù)去詢問，管理紅包的妹子狈谊，我這邊要分10塊，管理紅包的妹子先查了下還有99999900赎瞎，那就說：好牡辽，給你10塊。那就剩下99999890塊

等到第1000w個(gè)請(qǐng)求到來后奏黑，服務(wù)器100拿到請(qǐng)求窄俏，繼續(xù)去詢問限寞，管理紅包的妹子，你要100，妹子翻了翻白眼，對(duì)你說眷细，就剩1塊了，愛要不要，那這個(gè)時(shí)候就只能給你1塊了（1塊也是錢啊，買根辣條還是可以的）雁芙。

這些請(qǐng)求編號(hào)1,2不代表執(zhí)行的先后順序谎碍，正式的場(chǎng)景下闽晦，應(yīng)該是 100臺(tái)服務(wù)器每個(gè)服務(wù)器持有一個(gè)請(qǐng)求去訪問負(fù)責(zé)管理紅包的妹子（服務(wù)）笋敞，那在管紅包的妹子那里同時(shí)會(huì)接收到100個(gè)請(qǐng)求哀墓，這個(gè)時(shí)候就需要在負(fù)責(zé)紅包的妹子那里加個(gè)鎖就可以了（拋繡球）后雷，你們100個(gè)服務(wù)器誰拿到鎖（搶到繡球）贾漏，誰就進(jìn)來和我談梳码，我給你分蜜笤，其他人就等著去吧

經(jīng)過上面的分布式鎖的處理后啊胶，馬云爸爸終于放心了趣倾，決定給紅包團(tuán)隊(duì)每人加一個(gè)雞腿黔漂。

簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)圖如下：

image.png

3，分布式鎖的實(shí)現(xiàn)有哪些？

說到分布式鎖的實(shí)現(xiàn)，還是有很多的，有數(shù)據(jù)庫方式的，有redis分布式鎖智听，有zookeeper分布式鎖等等

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

3.1嘉熊，為什么redis可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖？

首先redis是單線程的扬舒，這里的單線程指的是網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求模塊使用了一個(gè)線程（所以不需考慮并發(fā)安全性）阐肤，即一個(gè)線程處理所有網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，其他模塊仍用了多個(gè)線程呼巴。

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)紅包的妹子泽腮，也就是redis，那么他會(huì)在redis中通過"setnx key value" 操作設(shè)置一個(gè)key 進(jìn)去衣赶，value是啥不重要诊赊，重要的是要有一個(gè)key，也就是一個(gè)標(biāo)記府瞄，而且這個(gè)key你愛叫啥叫啥碧磅，只要所有的服務(wù)器設(shè)置的key相同就可以。

假設(shè)我們?cè)O(shè)置一個(gè)遵馆，如下圖

###

那么我們可以看到會(huì)返回一個(gè)1鲸郊，那就代表了成功。

如果再來一個(gè)請(qǐng)求去設(shè)置同樣的key货邓，如下圖：

image

這個(gè)時(shí)候會(huì)返回0秆撮，那就代表失敗了。

那么我們就可以通過這個(gè)操作去判斷是不是當(dāng)前可以拿到鎖换况，或者說可以去訪問“負(fù)責(zé)發(fā)紅包的妹子”职辨，如果返回1，那我就開始去執(zhí)行后面的邏輯戈二，如果返回0舒裤，那就說明已經(jīng)被人占用了，我就要繼續(xù)等待觉吭。

當(dāng)服務(wù)器1拿到鎖之后腾供，進(jìn)行了業(yè)務(wù)處理，完成后，還需要釋放鎖伴鳖，如下圖所示：

image

刪除成功返回1节值，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(gè)key，以達(dá)到獲取鎖的目的黎侈。

當(dāng)然以上的操作是在redis客戶端直接進(jìn)行的察署，通過程序調(diào)用的話，肯定就不能這么寫峻汉，比如java 就需要通過jedis 去調(diào)用贴汪，但是整個(gè)處理邏輯基本都是一樣的

通過上面的方式，我們好像是解決了分布式鎖的問題休吠，但是想想還有沒有什么問題呢扳埂？？

對(duì)瘤礁，問題還是有的阳懂，可能會(huì)有死鎖的問題發(fā)生，比如服務(wù)器1設(shè)置完之后柜思，獲取了鎖之后岩调，忽然發(fā)生了宕機(jī)。

那后續(xù)的刪除key操作就沒法執(zhí)行赡盘，這個(gè)key會(huì)一直在redis中存在号枕，其他服務(wù)器每次去檢查，都會(huì)返回0陨享，他們都會(huì)認(rèn)為有人在使用鎖葱淳，我需要等。

為了解決這個(gè)死鎖的問題抛姑，我們就就需要給key 設(shè)置有效期了赞厕。

設(shè)置的方式有2種

1，第一種就是在set完key之后定硝，直接設(shè)置key的有效期 "expire key timeout" 皿桑，為key設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，單位為second蔬啡，超過這個(gè)時(shí)間鎖會(huì)自動(dòng)釋放诲侮，避免死鎖。

這種方式相當(dāng)于星爪，把鎖持有的有效期，交給了redis去控制粉私。如果時(shí)間到了顽腾，你還沒有給我刪除key，那redis就直接給你刪了，其他服務(wù)器就可以繼續(xù)去setnx獲取鎖抄肖。

2久信，第二種方式，就是把刪除key權(quán)利交給其他的服務(wù)器漓摩，那這個(gè)時(shí)候就需要用到value值了裙士，

比如服務(wù)器1，設(shè)置了value 也就是 timeout 為 當(dāng)前時(shí)間+1 秒 管毙，這個(gè)時(shí)候服務(wù)器2 通過get 發(fā)現(xiàn)時(shí)間已經(jīng)超過系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間了腿椎，那就說明服務(wù)器1沒有釋放鎖，服務(wù)器1可能出問題了夭咬，

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

但是這塊有一個(gè)問題卓舵，也就是南用，不光你服務(wù)器2可能會(huì)發(fā)現(xiàn)服務(wù)器1超時(shí)了，服務(wù)器3也可能會(huì)發(fā)現(xiàn)掏湾，如果剛好裹虫，服務(wù)器2，setnx操作完成融击，服務(wù)器3就接著刪除筑公，是不是服務(wù)器3也可以setnx成功了？

那就等于是服務(wù)器2和服務(wù)器3都拿到鎖了砚嘴，那就問題大了十酣。這個(gè)時(shí)候怎么辦呢？

這個(gè)時(shí)候需要用到 “GETSET key value” 命令了际长。這個(gè)命令的意思就是獲取當(dāng)前key的值耸采，并且設(shè)置新的值。

假設(shè)服務(wù)器2發(fā)現(xiàn)key過期了工育，開始調(diào)用 getset 命令虾宇，然后用獲取的時(shí)間判斷是否過期，如果獲取的時(shí)間仍然是過期的如绸，那就說明拿到鎖了嘱朽。

如果沒有，則說明在服務(wù)2執(zhí)行g(shù)etset之前怔接，服務(wù)器3可能也發(fā)現(xiàn)鎖過期了搪泳，并且在服務(wù)器2之前執(zhí)行了getset操作，重新設(shè)置了過期時(shí)間扼脐。

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

這塊其實(shí)有一個(gè)小問題是，服務(wù)器3已經(jīng)修改了有效期艰赞，拿到鎖之后佣谐，服務(wù)器2，也修改了有效期方妖，但是沒能拿到鎖狭魂，但是這個(gè)有效期的時(shí)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)還是很小的党觅，幾乎可以忽略不計(jì)雌澄。

3.2，為什么zookeeper可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖仔役？

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

那對(duì)于我們初次認(rèn)識(shí)的人，可以理解成ZooKeeper就像是我們的電腦文件系統(tǒng)沛厨，我們可以在d盤中創(chuàng)建文件夾a宙地，并且可以繼續(xù)在文件夾a中創(chuàng)建 文件夾a1，a2逆皮。

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

在ZooKeeper所有的節(jié)點(diǎn)，也就是文件夾稱作 Znode剿牺，而且這個(gè)Znode節(jié)點(diǎn)是可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的企垦。

我們可以通過“ create /zkjjj nice” 來創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)命令就表示晒来，在跟目錄下創(chuàng)建一個(gè)zkjjj的節(jié)點(diǎn)钞诡，值是nice。同樣這里的值湃崩，和我在前面說的redis中的一樣荧降，沒什么意義，你隨便給攒读。

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

• 1，持久性節(jié)點(diǎn)
• 2薄扁，持久性順序節(jié)點(diǎn)
• 3剪返，臨時(shí)性節(jié)點(diǎn)
• 4瞎领，臨時(shí)性順序節(jié)點(diǎn)

首先說下持久性節(jié)點(diǎn)和臨時(shí)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(gè)節(jié)點(diǎn)随夸，那不管你ZooKeeper的客戶端是否斷開連接，ZooKeeper的服務(wù)端都會(huì)記錄這個(gè)節(jié)點(diǎn)震放。

臨時(shí)性節(jié)點(diǎn)剛好相反宾毒，一旦你ZooKeeper客戶端斷開了連接，那ZooKeeper服務(wù)端就不再保存這個(gè)節(jié)點(diǎn)殿遂。

再說下順序性節(jié)點(diǎn)诈铛，順序性節(jié)點(diǎn)是指，在創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的時(shí)候墨礁，ZooKeeper會(huì)自動(dòng)給節(jié)點(diǎn)編號(hào)比如0000001 幢竹，0000002 這種的。

最后說下恩静，zookeeper有一個(gè)監(jiān)聽機(jī)制焕毫，客戶端注冊(cè)監(jiān)聽它關(guān)心的目錄節(jié)點(diǎn)，當(dāng)目錄節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化（數(shù)據(jù)改變驶乾、被刪除邑飒、子目錄節(jié)點(diǎn)增加刪除）等，zookeeper會(huì)通知客戶端级乐。

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

假設(shè)服務(wù)器1风科，創(chuàng)建了一個(gè)節(jié)點(diǎn) /zkjjj ,成功了撒轮，那服務(wù)器1就獲取了鎖，服務(wù)器2再去創(chuàng)建相同的鎖贼穆，那么他就會(huì)失敗题山，這個(gè)時(shí)候他就就只能監(jiān)聽這個(gè)節(jié)點(diǎn)的變化。

等到服務(wù)器1扮惦，處理完業(yè)務(wù)臀蛛，刪除了節(jié)點(diǎn)后，他就會(huì)得到通知崖蜜，然后去創(chuàng)建同樣的節(jié)點(diǎn)浊仆，獲取鎖處理業(yè)務(wù)，再刪除節(jié)點(diǎn)豫领，后續(xù)的100臺(tái)服務(wù)器與之類似

注意這里的100臺(tái)服務(wù)器并不是挨個(gè)去執(zhí)行上面的創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的操作抡柿，而是并發(fā)的，當(dāng)服務(wù)器1創(chuàng)建成功等恐，那么剩下的99個(gè)就都會(huì)注冊(cè)監(jiān)聽這個(gè)節(jié)點(diǎn)洲劣，等通知备蚓，以此類推。

但是大家有沒有注意到囱稽，這里還是有問題的郊尝，還是會(huì)有死鎖的情況存在，對(duì)不對(duì)战惊？

當(dāng)服務(wù)器1創(chuàng)建了節(jié)點(diǎn)后掛了流昏，沒能刪除，那其他99臺(tái)服務(wù)器就會(huì)一直等通知吞获，那就完蛋了况凉。。各拷。

這個(gè)時(shí)候呢刁绒，就需要用到臨時(shí)性節(jié)點(diǎn)了，我們前面說過了烤黍，臨時(shí)性節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是客戶端一旦斷開知市，就會(huì)丟失，也就是當(dāng)服務(wù)器1創(chuàng)建了節(jié)點(diǎn)后速蕊，如果掛了初狰。

那這個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)被刪除，這樣后續(xù)的其他服務(wù)器互例，就可以繼續(xù)去創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)奢入，獲取鎖了。

但是我們可能還需要注意到一點(diǎn)媳叨，就是驚群效應(yīng)：舉一個(gè)很簡(jiǎn)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(gè)鴿子搶到食物,但所有鴿子都會(huì)被驚動(dòng)來爭(zhēng)奪,沒有搶到..

就是當(dāng)服務(wù)器1節(jié)點(diǎn)有變化腥光，會(huì)通知其余的99個(gè)服務(wù)器，但是最終只有1個(gè)服務(wù)器會(huì)創(chuàng)建成功糊秆，這樣98還是需要等待監(jiān)聽武福，那么為了處理這種情況，就需要用到臨時(shí)順序性節(jié)點(diǎn)

大致意思就是痘番，之前是所有99個(gè)服務(wù)器都監(jiān)聽一個(gè)節(jié)點(diǎn)捉片，現(xiàn)在就是每一個(gè)服務(wù)器監(jiān)聽自己前面的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

假設(shè)100個(gè)服務(wù)器同時(shí)發(fā)來請(qǐng)求汞舱，這個(gè)時(shí)候會(huì)在 /zkjjj 節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建 100 個(gè)臨時(shí)順序性節(jié)點(diǎn) /zkjjj/000000001, /zkjjj/000000002,一直到 /zkjjj/000000100,這個(gè)編號(hào)就等于是已經(jīng)給他們?cè)O(shè)置了獲取鎖的先后順序了伍纫。

當(dāng)001節(jié)點(diǎn)處理完畢，刪除節(jié)點(diǎn)后昂芜，002收到通知莹规，去獲取鎖，開始執(zhí)行泌神，執(zhí)行完畢良漱，刪除節(jié)點(diǎn)舞虱，通知003~以此類推。