Zookeeper如何實現分布式鎖

ZooKeeper是一個分布式的、開源的分布式應用程序協調服務，它可以用來實現分布式鎖。以下是使用ZooKeeper實現分布式鎖的基本步驟：

1. 創建鎖節點

• 臨時順序節點：在ZooKeeper中創建一個持久節點作為鎖的根節點。
• 子節點：在根節點下創建多個臨時順序節點，每個節點代表一個鎖請求。

2. 獲取鎖

• 獲取節點列表：客戶端獲取根節點下的所有子節點，并按順序排序。
• 檢查順序：客戶端檢查自己創建的節點是否是當前最小的節點。
  • 如果是，則表示該客戶端獲得了鎖。
  • 如果不是，則監聽比自己小的那個節點的刪除事件。

3. 釋放鎖

• 刪除節點：當客戶端完成任務后，刪除自己創建的臨時順序節點，從而釋放鎖。
• 通知其他客戶端：刪除節點會觸發監聽該節點的其他客戶端的回調函數，通知它們有機會重新嘗試獲取鎖。

4. 處理異常情況

• 會話超時：如果客戶端會話超時，ZooKeeper會自動刪除該客戶端的臨時節點，從而釋放鎖。
• 網絡分區：在網絡分區的情況下，ZooKeeper會確保只有一個節點能夠成功獲取鎖，其他節點會等待直到分區恢復。

示例代碼

以下是一個簡單的Java示例，展示了如何使用ZooKeeper實現分布式鎖：

import org.apache.zookeeper.*;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

import java.io.IOException;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class DistributedLock {
    private static final String ZK_ADDRESS = "localhost:2181";
    private static final int SESSION_TIMEOUT = 3000;
    private static final String LOCK_ROOT = "/locks";
    private static final String LOCK_NODE = LOCK_ROOT + "/lock_";

    private ZooKeeper zk;
    private String lockPath;

    public DistributedLock() throws IOException, InterruptedException, KeeperException {
        zk = new ZooKeeper(ZK_ADDRESS, SESSION_TIMEOUT, event -> {
            // 處理連接事件
        });
        // 確保鎖根節點存在
        Stat stat = zk.exists(LOCK_ROOT, false);
        if (stat == null) {
            zk.create(LOCK_ROOT, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        }
    }

    public void lock() throws KeeperException, InterruptedException {
        lockPath = zk.create(LOCK_NODE, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
        while (true) {
            List<String> children = zk.getChildren(LOCK_ROOT, false);
            Collections.sort(children);
            if (lockPath.endsWith(children.get(0))) {
                // 獲取到鎖
                return;
            } else {
                // 監聽前一個節點的刪除事件
                String previousNode = getPreviousNode(children, lockPath);
                CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
                zk.exists(LOCK_ROOT + "/" + previousNode, event -> {
                    if (event.getType() == Watcher.Event.EventType.NodeDeleted) {
                        latch.countDown();
                    }
                });
                latch.await();
            }
        }
    }

    public void unlock() throws KeeperException, InterruptedException {
        if (lockPath != null) {
            zk.delete(lockPath, -1);
            lockPath = null;
        }
    }

    private String getPreviousNode(List<String> children, String currentNode) {
        int index = children.indexOf(currentNode.substring(LOCK_ROOT.length() + 1));
        return index > 0 ? children.get(index - 1) : null;
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            DistributedLock lock = new DistributedLock();
            lock.lock();
            // 執行業務邏輯
            lock.unlock();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意事項

• 性能：ZooKeeper的分布式鎖在高并發場景下可能會有性能瓶頸，因為每次獲取鎖都需要遍歷和排序節點。
• 可靠性：確保ZooKeeper集群的高可用性，以避免單點故障。
• 監控和日志：添加適當的監控和日志記錄，以便及時發現和解決問題。

通過以上步驟和示例代碼，你可以使用ZooKeeper實現一個基本的分布式鎖機制。