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zookeeper来完成分布式锁的功能

分类: 文章 • 2024-10-17 23:35:34


原文：http://weitao1026.iteye.com/blog/2268229


zookeeper来完成分布式锁的功能，其实本质上是与主从切换的实现代码是非常类似的，但是功能上强调的重点不一样。

至于，为什么需要分布式锁（公平锁）？为什么不使用JAVA 自带的锁的应用？

1，为什么需要分布式锁？ 因为在分布式环境下，可能会出现一些事务，这时候我们除了可以在存储层的数据库进行控制，也可以在应用层控制，举个例子来讲，中国的飞机路线，我们都知道任何时候，都只能由一架飞机通过，而这个控制这个由谁通过，什么时候通过，是由一个信号控制台来决定的，分布式的环境下由于节点分散在各个地方，各个区域，所以控制起来比较麻烦，这时候我们就可以使用zookeeper来轻松的完成，分布式锁的功能。

2，为什么不使用JAVA自带的锁？JAVA JDK提供了公平锁，与非公平锁，但这种实现是基于同一个JVM来说的，如果同一台机器上，不同的JVM，则可以使用文件锁，来实现，但是这些并不是分布式的模式，虽然可以通过RMI的方式来实现，但比较繁琐。

 

 

使用zookeeper来完成分布式锁的步骤如下：

序号 内容 1 创建一个持久znode 2 多个程序并发的去zk服务上，创建一个短暂有时序性的节点路径。 3 各个节点监听，比它小的里面，最大的节点的动态。 4 如果发现，比它小的里面，最大的节点发生锁释放或退出，就自动接替为独占锁 5 没发生改变的节点，继续重复步骤，2,3,4



拓扑图如下所示：


zookeeper来完成分布式锁的功能
注意上图中的master指的就是，获取锁的实例，这其实跟集群环境里只能有一个master的道理一样。

代码如下：


Java代码 zookeeper来完成分布式锁的功能 zookeeper来完成分布式锁的功能
  1. package com.test;  
  2.   
  3. import java.nio.charset.Charset;  
  4. import java.nio.charset.StandardCharsets;  
  5. import java.text.SimpleDateFormat;  
  6. import java.util.Collections;  
  7. import java.util.Date;  
  8. import java.util.List;  
  9. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  10.   
  11. import org.apache.zookeeper.CreateMode;  
  12. import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;  
  13. import org.apache.zookeeper.Watcher;  
  14. import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;  
  15. import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;  
  16. import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;  
  17. import org.apache.zookeeper.data.Stat;  
  18. /*** 
  19.  * 基于zookeeper实现的 
  20.  * 分布式公平锁 
  21.  *  
  22.  * @author qin dong liang  
  23.  * QQ技术群交流：324714439 
  24.  *  
  25.  * */  
  26. public class Lock1  implements Watcher {  
  27.       
  28.       
  29.     /** 
  30.      * ZK实例 
  31.      * */  
  32.     private ZooKeeper zk;  
  33.       
  34.     /**原子计数锁，防止在zk没有连上前，执行CURD操作*/  
  35.     private CountDownLatch down=new CountDownLatch(1);  
  36.       
  37.     public Lock1() {  
  38.         // TODO Auto-generated constructor stub  
  39.     }  
  40.       
  41.       
  42.       
  43.     public Lock1(String host)throws Exception {  
  44.          this.zk=new ZooKeeper(host, 5000   , new Watcher() {  
  45.               
  46.             @Override  
  47.             public void process(WatchedEvent event) {  
  48.                 // TODO Auto-generated method stub  
  49.                 /**链接上zk服务，岂可取消阻塞计数**/  
  50.                 if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){  
  51.                     down.countDown();  
  52.                 }  
  53.                   
  54.             }  
  55.         });  
  56.     }  
  57.     /** 
  58.      * 字符编码 
  59.      *  
  60.      * **/  
  61.      private static final Charset CHARSET=StandardCharsets.UTF_8;  
  62.     /*** 
  63.      *  
  64.      * 此方法是写入数据 
  65.      * 如果不存在此节点 
  66.      * 就会新建，已存在就是 
  67.      * 更新 
  68.      *  
  69.      * **/  
  70.         public void write(String path,String value)throws Exception{  
  71.               
  72.             Stat stat=zk.exists(path, false);  
  73.             if(stat==null){  
  74.                 zk.create(path, value.getBytes(CHARSET), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);  
  75.             }else{  
  76.                 zk.setData(path, value.getBytes(CHARSET), -1);  
  77.             }  
  78.               
  79.         }  
  80.           
  81.           
  82.         /** 
  83.          *  
  84.          * 切换锁 
  85.          *  
  86.          * **/  
  87.          public void check()throws Exception{  
  88.              List<String> list=zk.getChildren("/a", null);  
  89.               Collections.sort(list);//排序使得节点有次序  
  90.               if(list.isEmpty()){  
  91.                   System.out.println("此父路径下面没有节点,分布式锁任务完成或还没启动！");  
  92.               }else{  
  93.                     
  94.                   String start=list.get(0);//获取第一个节点  
  95.                     
  96.                   String data=new String(zk.getData("/a/"+start, false,null));  
  97.                   if(data.equals("a")){//等于本身就启动作为Master  
  98.                         
  99.                       if(list.size()==1){  
  100.                           startMaster();//作为Master启动  
  101.                           }else{  
  102.                               automicSwitch();//对于非第一个启动的节点，会调用此方法，因为他的第一个挂了  
  103.                               //或释放锁了，所以它是抢占的  
  104.                           }  
  105.                   }else{  
  106.                       //非当前节点，就打印当前节点，监控的节点  
  107.                       for(int i=0;i<list.size();i++){  
  108.                           //获取那个节点存的此客户端的模拟IP  
  109.                           String temp=new String(zk.getData("/a/"+list.get(i), false, null));  
  110.                           if(temp.equals("a")){  
  111.                               //因为前面作为首位判断，所以这个出现的位置不可能是首位  
  112.                               //需要监听小节点里面的最大的一个节点  
  113.                               String watchPath=list.get(i-1);  
  114.                               System.out.println("Lock1监听的是:  "+watchPath);  
  115.                                 
  116.                               zk.exists("/a/"+watchPath, this);//监听此节点的详细情况，如果发生节点注销事件  
  117.                               //则会触发自身的process方法  
  118.                               break;//结束循环  
  119.                           }  
  120.                             
  121.                       }  
  122.                         
  123.                   }  
  124.                     
  125.                     
  126.               }  
  127.                
  128.          }  
  129.           
  130.           
  131.   
  132.     @Override  
  133.     public void process(WatchedEvent event) {  
  134.         // TODO Auto-generated method stub  
  135.            
  136.         if(event.getType()==Event.EventType.NodeDeleted){  
  137.               
  138.             //如果发现，监听的节点，挂掉了，那么就重新，进行监听   
  139.             try{  
  140.            System.out.println("注意有锁退出或释放，公平锁开始抢占........");  
  141.             check();  
  142.             }catch(Exception e){  
  143.                 e.printStackTrace();  
  144.                   
  145.             }  
  146.         }  
  147.     }  
  148.     /** 
  149.      *  
  150.      * 读取数据，给定一个路径和 
  151.      * 监听事件 
  152.      *  
  153.      * ***/  
  154.      public String read(String path,Watcher watch)throws Exception{  
  155.            
  156.          byte[] data=zk.getData(path, watch, null);  
  157.            
  158.            
  159.          return new String(data,CHARSET);  
  160.      }  
  161.        
  162.      SimpleDateFormat f=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
  163.   
  164.        
  165.       /** 
  166.        * 关闭zk连接 
  167.        *  
  168.        * **/  
  169.      public void close()throws Exception{  
  170.          zk.close();  
  171.      }  
  172.        
  173.        
  174.        
  175.      /** 
  176.       * 释放锁 
  177.       * @throws Exception 
  178.       */  
  179.      public void automicSwitch()throws Exception{  
  180.            
  181.         // System.out.println("有节点释放锁，Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));  
  182.          System.out.println("Lock1的上级锁节点退出或释放锁了，Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));  
  183.      }  
  184.        
  185.      /** 
  186.       * 创建一个持久node， 
  187.       *  
  188.       * **/  
  189.      public void createPersist()throws Exception{  
  190.            
  191.          zk.create("/a", "主节点".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE  , CreateMode.PERSISTENT);  
  192.            
  193.          System.out.println("创建主节点成功........");  
  194.            
  195.            
  196.      }  
  197.        
  198.      /*** 
  199.       * 创建锁node，注意是抢占 的 
  200.       *  
  201.       *  
  202.       * */  
  203.      public void createTemp()throws Exception{  
  204.            
  205.          zk.create("/a/b", "a".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);  
  206.            
  207.       System.out.println("Lock1注册锁成功，进入公平队列...........");      
  208.            
  209.      }  
  210.        
  211.     public static void main(String[] args)throws Exception {  
  212.               
  213.             //Slave s=new Slave("192.168.120.128:2181");  
  214.             Lock1 lock=new Lock1("192.168.120.128:2181");  
  215.             //  lock.createPersist();//创建主节点  
  216.              lock.createTemp();//注册临时有序节点  
  217.              lock.check();  
  218.               Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);  
  219.              //lock.close();  
  220.               
  221.     }  
  222.        
  223.      /*** 
  224.       * 获取锁成功 
  225.       *  
  226.       * */  
  227.      public void startMaster(){  
  228.            
  229.          System.out.println("Lock1节点获取锁了，其他节点等待........");  
  230.      }  
  231.        
  232. }  
Java代码  zookeeper来完成分布式锁的功能
  1. package com.test;  
  2.   
  3. import java.nio.charset.Charset;  
  4. import java.nio.charset.StandardCharsets;  
  5. import java.text.SimpleDateFormat;  
  6. import java.util.Collections;  
  7. import java.util.Date;  
  8. import java.util.List;  
  9. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  10.   
  11. import org.apache.zookeeper.CreateMode;  
  12. import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;  
  13. import org.apache.zookeeper.Watcher;  
  14. import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;  
  15. import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;  
  16. import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;  
  17. import org.apache.zookeeper.data.Stat;  
  18. /*** 
  19.  * 基于zookeeper实现的 
  20.  * 分布式公平锁 
  21.  *  
  22.  * @author qin dong liang  
  23.  * QQ技术群交流：324714439 
  24.  *  
  25.  * */  
  26. public class Lock1  implements Watcher {  
  27.       
  28.       
  29.     /** 
  30.      * ZK实例 
  31.      * */  
  32.     private ZooKeeper zk;  
  33.       
  34.     /**原子计数锁，防止在zk没有连上前，执行CURD操作*/  
  35.     private CountDownLatch down=new CountDownLatch(1);  
  36.       
  37.     public Lock1() {  
  38.         // TODO Auto-generated constructor stub  
  39.     }  
  40.       
  41.       
  42.       
  43.     public Lock1(String host)throws Exception {  
  44.          this.zk=new ZooKeeper(host, 5000   , new Watcher() {  
  45.               
  46.             @Override  
  47.             public void process(WatchedEvent event) {  
  48.                 // TODO Auto-generated method stub  
  49.                 /**链接上zk服务，岂可取消阻塞计数**/  
  50.                 if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){  
  51.                     down.countDown();  
  52.                 }  
  53.                   
  54.             }  
  55.         });  
  56.     }  
  57.     /** 
  58.      * 字符编码 
  59.      *  
  60.      * **/  
  61.      private static final Charset CHARSET=StandardCharsets.UTF_8;  
  62.     /*** 
  63.      *  
  64.      * 此方法是写入数据 
  65.      * 如果不存在此节点 
  66.      * 就会新建，已存在就是 
  67.      * 更新 
  68.      *  
  69.      * **/  
  70.         public void write(String path,String value)throws Exception{  
  71.               
  72.             Stat stat=zk.exists(path, false);  
  73.             if(stat==null){  
  74.                 zk.create(path, value.getBytes(CHARSET), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);  
  75.             }else{  
  76.                 zk.setData(path, value.getBytes(CHARSET), -1);  
  77.             }  
  78.               
  79.         }  
  80.           
  81.           
  82.         /** 
  83.          *  
  84.          * 切换锁 
  85.          *  
  86.          * **/  
  87.          public void check()throws Exception{  
  88.              List<String> list=zk.getChildren("/a", null);  
  89.               Collections.sort(list);//排序使得节点有次序  
  90.               if(list.isEmpty()){  
  91.                   System.out.println("此父路径下面没有节点,分布式锁任务完成或还没启动！");  
  92.               }else{  
  93.                     
  94.                   String start=list.get(0);//获取第一个节点  
  95.                     
  96.                   String data=new String(zk.getData("/a/"+start, false,null));  
  97.                   if(data.equals("a")){//等于本身就启动作为Master  
  98.                         
  99.                       if(list.size()==1){  
  100.                           startMaster();//作为Master启动  
  101.                           }else{  
  102.                               automicSwitch();//对于非第一个启动的节点，会调用此方法，因为他的第一个挂了  
  103.                               //或释放锁了，所以它是抢占的  
  104.                           }  
  105.                   }else{  
  106.                       //非当前节点，就打印当前节点，监控的节点  
  107.                       for(int i=0;i<list.size();i++){  
  108.                           //获取那个节点存的此客户端的模拟IP  
  109.                           String temp=new String(zk.getData("/a/"+list.get(i), false, null));  
  110.                           if(temp.equals("a")){  
  111.                               //因为前面作为首位判断，所以这个出现的位置不可能是首位  
  112.                               //需要监听小节点里面的最大的一个节点  
  113.                               String watchPath=list.get(i-1);  
  114.                               System.out.println("Lock1监听的是:  "+watchPath);  
  115.                                 
  116.                               zk.exists("/a/"+watchPath, this);//监听此节点的详细情况，如果发生节点注销事件  
  117.                               //则会触发自身的process方法  
  118.                               break;//结束循环  
  119.                           }  
  120.                             
  121.                       }  
  122.                         
  123.                   }  
  124.                     
  125.                     
  126.               }  
  127.                
  128.          }  
  129.           
  130.           
  131.   
  132.     @Override  
  133.     public void process(WatchedEvent event) {  
  134.         // TODO Auto-generated method stub  
  135.            
  136.         if(event.getType()==Event.EventType.NodeDeleted){  
  137.               
  138.             //如果发现，监听的节点，挂掉了，那么就重新，进行监听   
  139.             try{  
  140.            System.out.println("注意有锁退出或释放，公平锁开始抢占........");  
  141.             check();  
  142.             }catch(Exception e){  
  143.                 e.printStackTrace();  
  144.                   
  145.             }  
  146.         }  
  147.     }  
  148.     /** 
  149.      *  
  150.      * 读取数据，给定一个路径和 
  151.      * 监听事件 
  152.      *  
  153.      * ***/  
  154.      public String read(String path,Watcher watch)throws Exception{  
  155.            
  156.          byte[] data=zk.getData(path, watch, null);  
  157.            
  158.            
  159.          return new String(data,CHARSET);  
  160.      }  
  161.        
  162.      SimpleDateFormat f=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
  163.   
  164.        
  165.       /** 
  166.        * 关闭zk连接 
  167.        *  
  168.        * **/  
  169.      public void close()throws Exception{  
  170.          zk.close();  
  171.      }  
  172.        
  173.        
  174.        
  175.      /** 
  176.       * 释放锁 
  177.       * @throws Exception 
  178.       */  
  179.      public void automicSwitch()throws Exception{  
  180.            
  181.         // System.out.println("有节点释放锁，Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));  
  182.          System.out.println("Lock1的上级锁节点退出或释放锁了，Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));  
  183.      }  
  184.        
  185.      /** 
  186.       * 创建一个持久node， 
  187.       *  
  188.       * **/  
  189.      public void createPersist()throws Exception{  
  190.            
  191.          zk.create("/a", "主节点".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE  , CreateMode.PERSISTENT);  
  192.            
  193.          System.out.println("创建主节点成功........");  
  194.            
  195.            
  196.      }  
  197.        
  198.      /*** 
  199.       * 创建锁node，注意是抢占 的 
  200.       *  
  201.       *  
  202.       * */  
  203.      public void createTemp()throws Exception{  
  204.            
  205.          zk.create("/a/b", "a".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);  
  206.            
  207.       System.out.println("Lock1注册锁成功，进入公平队列...........");      
  208.            
  209.      }  
  210.        
  211.     public static void main(String[] args)throws Exception {  
  212.               
  213.             //Slave s=new Slave("192.168.120.128:2181");  
  214.             Lock1 lock=new Lock1("192.168.120.128:2181");  
  215.             //  lock.createPersist();//创建主节点  
  216.              lock.createTemp();//注册临时有序节点  
  217.              lock.check();  
  218.               Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);  
  219.              //lock.close();  
  220.               
  221.     }  
  222.        
  223.      /*** 
  224.       * 获取锁成功 
  225.       *  
  226.       * */  
  227.      public void startMaster(){  
  228.            
  229.          System.out.println("Lock1节点获取锁了，其他节点等待........");  
  230.      }  
  231.        
  232. }  



代码如上，所示，测试的时候，需要搭建一个3个节点的zookeeper集群，关于怎么搭建zookeeper集群，散仙前面的文章里有介绍，需要注意的是myid文件不要漏掉。

上面这个类，需要拷贝多份，并改变里面的节点的值，放在不同的eclipse中，进行模拟测试。

分享到： zookeeper来完成分布式锁的功能zookeeper来完成分布式锁的功能

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