分布式-分布式协调框架Zookeeper（三）——Zookeeper实现分布式锁分布式

注意：当被问到开发中遇到过什么问题时，不要回答报什么错
就回答我们项目是做集群的，做集群的时候涉及到分布式的很多问题，即分布式产生的各种分布式问题，直接回答即可。
这时面试官一般会抽其中几个让你介绍一下，你是怎么解决的，怎么用的，这时候再展开讲。

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下面讲一下分布式锁的知识：
一、分布式锁基本概念 1.1、什么是分布式锁（多个JVM保证唯一）
分布式锁一般用在分布式系统或者多个应用中，用来控制同一个任务执行或者任务的执行顺序。在项目中部署了多个tomcat应用，在执行任务时就会遇到同一任务可能执行多次的情况。可以借助分布式锁，保证在同一时间只有一个tomcat应用执行了。
1.2、Zookeeper实现分布式锁原理
临时节点+事件通知Watch。
创建临时序列节点，找出最小的序列节点，获取分布式锁，程序执行完之后此序列节点消失。通过watch来监控节点的变化，从剩下的节点找到最小的序列节点，获取分布式锁，执行相应处理，依次类推.......。
【分布式-分布式协调框架Zookeeper（三）——Zookeeper实现分布式锁】实现步骤：
（1）多个JVM同时在ZK上创建同一个相同的节点/lock；
（2）因为ZK中节点是唯一的，同时如果有多个客户端创建相同的节点/lock，看谁请求创建节点快谁就拿到锁；
（3）这时节点类型是临时类型的。如果JVM1已经创建节点成功，那么JVM1和JVM3再创建该节点时会报“/lock节点已经存在”错误，这时JVM2和JVM3进行等待
实现原理详细步骤：
Zookeeper如何获取锁？
看谁请求创建节点快谁就拿到锁
Zookeeper如何实现释放锁？(连接断掉自动把节点删掉)
如果jvm1（服务器1）现在已经程序执行完毕，当前ZK已经关闭了Session回话；
这时jvm2（服务器2）和jvm3（服务器3）使用Watcher事件通知获取到/lock已经被删除，这时重新进入到获取锁的请求；这时jvm2和jvm2又回到竞争那一步看谁创建节点快谁就拿到锁，以此类推竞争下去.......
Zookeeper产生死锁怎么办？
如果程序一直不处理完，可能导致死锁，可以设置有效期，一般60s即可。

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1.3、解决分布式情况生成订单号唯一
（1）大公司，订单号提前生成好，存放在redis，其他服务器直接从redis中获取订单号；
（2）使用分布式锁

二、分布式锁的使用场景如果是单机版本的系统使用锁可以用lock锁和synchronized锁即可，但是分布式系统的集群环境下就要使用分布式锁。
2.1、分布式场景下生成订单ID
业务场景：分布式情况下，生成全局订单号。
产生问题：在分布式（集群）环境下，每台JVM不能实现同步，在分布式场景下使用时间戳生成订单号可能会重复。
分布式情况下如何解决订单号不能重复：
（1）使用分布式锁：
1.使用数据库实现分布式锁
缺点:性能差、线程出现异常时，容易出现死锁。
2.使用redis实现分布式锁（redisson框架实现）
缺点：锁的失效时间难控制、容易产生死锁、非阻塞式、不可重复
3.使用Zookeeper实现分布式锁
实现相对简单、可靠性强，使用临时节点释放锁、失效时间容易控制，效率高又简单
4.SpringCloud内置实现全局锁（用的少）
（2）提前生成好订单号，存放在redis，取订单号直接从redis中取；

三、使用Zookeeper实现分布式锁代码（模板方法设计模式实现） 3.1、Maven依赖

com.101tec zkclient 0.10

3.2、创建Lock接口

public interface Lock { //获取到锁的资源 public void getLock(); // 释放锁 public void unLock(); }

3.3、创建ZookeeperAbstractLock抽象类

1.连接zkclient,在zk上创建一个/lock节点，节点类型为临时节点
2.如果节点创建成功，直接执行业务逻辑，如果节点创建失败，进行等待
3.使用事件监听该节点是否被删除，如果被删除重新进入获取锁资源

使用的设计模式：模板方法模式，就是在父类定义了一个模板，让子类继承父类去实现，面试时做个ZK实现分布式锁还可以吹一下设计模式（即使很简单）！

//将重复代码写入子类中..（设计模式：模板方法模式） public abstract class ZookeeperAbstractLock implements Lock { // zk连接地址 private static final String CONNECTSTRING = "127.0.0.1:2181"; // 创建zk连接 protected ZkClient zkClient = new ZkClient(CONNECTSTRING); protected static final String PATH = "/lock"; //获取锁 public void getLock() { //1.连接zkclient,在zk上创建一个/lock节点，节点类型为临时节点 //2.如果节点创建成功，直接执行业务逻辑，如果节点创建失败，进行等待 if (tryLock()) { System.out.println("##获取lock锁的资源####"); } else { // 等待 //3.使用事件监听该节点是否被删除，如果被删除重新进入获取锁资源 waitLock(); // 重新获取锁资源 getLock(); } } // 子类实现：获取锁资源，如果成功获取到锁返回true,否则返回false abstract boolean tryLock(); // 子类实现：如果节点创失败，进行等待，使用事件监听该节点是否被删除，如果被删除重新进入获取锁资源 abstract void waitLock(); //释放锁 public void unLock() { //当程序执行完毕，直接关闭连接 if (zkClient != null) { zkClient.close(); System.out.println("释放锁资源..."); } }}

3.4、ZookeeperDistrbuteLock类（子类）

1. 子类实现：获取锁资源，如果成功获取到锁返回true,否则返回false；
2.子类实现：如果节点创失败，进行等待，使用事件监听该节点是否被删除，如果被删除重新进入重新进入父类getLock方法——然后进入子类创建节点tryLock方法，重新尝试获取锁。

public class ZookeeperDistrbuteLock extends ZookeeperAbstractLock { private CountDownLatch countDownLatch = null; //1.获取锁 @Override boolean tryLock() { try { //创建临时节点PATH获取锁 zkClient.createEphemeral(PATH); return true; //创建成功则返回true } catch (Exception e) { //如果创建该节点失败，这时直接catch return false; } }//2.如果创建失败，等待 @Override void waitLock() { IZkDataListener izkDataListener = new IZkDataListener() { //表示节点被删除 public void handleDataDeleted(String path) throws Exception { // 唤醒被等待的线程 if (countDownLatch != null) { countDownLatch.countDown(); //计数器一旦为0情况 } } //表示节点被修改 public void handleDataChange(String path, Object data) throws Exception {} }; // 注册监听事件通知 zkClient.subscribeDataChanges(PATH, izkDataListener); //如果控制程序等待 if (zkClient.exists(PATH)) { countDownLatch = new CountDownLatch(1); try { //等待 countDownLatch.await(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }//后面代码继续执行，为了不影响后面代码执行，建议删除该事件监听 // 删除监听 zkClient.unsubscribeDataChanges(PATH, izkDataListener); } //为什么要删除事件监听？因为不删除服务端会多次监听，所以监听完就要删除一下，一走到这一步又重新进入父类getLock方法——然后进入子类创建节点tryLock方法，重新尝试获取锁 }

问题1：为什么要删除事件监听？
因为不删除服务端会多次监听，所以监听完就要删除一下

3.5、测试-——使用Zookeeper锁运行效果

public class OrderService implements Runnable { private OrderNumGenerator orderNumGenerator = new OrderNumGenerator(); // 使用lock锁 // private java.util.concurrent.locks.Lock lock = new ReentrantLock(); private Lock lock = new ZookeeperDistrbuteLock(); public void run() { getNumber(); } public void getNumber() { try { lock.getLock(); String number = orderNumGenerator.getNumber(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生成订单ID:" + number); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unLock(); } } public static void main(String[] args) { System.out.println("####生成唯一订单号###"); //注意这面这行必须注释掉，因为代表值创建一个ZK的Session连接，只创建一个订单号，所以如果没注释掉只能获取一次锁 //OrderService orderService = new OrderService(); //for (int i = 0; i < 100; i++) { //new Thread(orderService).start(); //}//改成这样，100个循环new100次才能生成100个订单号，获取100次锁 for (int i = 0; i < 100; i++) { //这样才能模拟出分布式锁的场景 new Thread( new OrderService()).start(); } } }