搞懂“分布式锁”，看这篇文章就对了("一文搞懂分布式锁：轻松掌握核心原理与应用")

原创

ithorizon 7个月前 (10-20) 阅读数 32 #后端开发

一文搞懂分布式锁：轻松掌握核心原理与应用

一、引言

在分布式系统中，由于多个服务或进程也许同时访问共享资源，于是需要一种机制来保证资源的同步访问，防止数据不一致或竞态条件。分布式锁就是解决这一问题的有效手段。本文将详细介绍分布式锁的核心原理和应用实践，帮助读者轻松掌握这一技术。

二、分布式锁的定义与作用

分布式锁是一种跨多个节点的同步机制，用于保证在分布式系统中，同一时间只有一个任务或进程可以访问某个共享资源。分布式锁的首要作用如下：

防止多个进程同时对共享资源进行写操作，引起数据不一致；

保证同一时间只有一个任务可以执行，避免资源竞争；

尽也许减少损耗系统性能，减少因资源竞争引起的性能损失。

三、分布式锁的核心原理

分布式锁的核心原理可以分为以下几个步骤：

获取锁：当一个任务或进程需要访问共享资源时，首先尝试获取锁；

持有锁：获取锁后，任务或进程可以访问共享资源，并在操作完成后释放锁；

释放锁：任务或进程在完成资源访问后，释放锁以允许其他任务或进程获取锁。

四、分布式锁的实现方案

以下是几种常见的分布式锁实现方案：

1. 基于数据库的分布式锁

利用数据库的唯一约束或行锁特性，实现分布式锁。以下是一个基于MySQL的示例：


CREATE TABLE distributed_lock (
    lock_key VARCHAR(255) NOT NULL,
    lock_value VARCHAR(255) NOT NULL,
    create_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    PRIMARY KEY (lock_key),
    UNIQUE KEY (lock_value)
);
-- 获取锁
INSERT INTO distributed_lock (lock_key, lock_value) VALUES ('lock_key', 'lock_value');
-- 释放锁
DELETE FROM distributed_lock WHERE lock_value = 'lock_value';

2. 基于Redis的分布式锁

利用Redis的SETNX命令实现分布式锁。以下是一个基于Redis的示例：


-- 获取锁
if redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then
    return 1
else
    return 0
end
-- 释放锁
if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call('del', KEYS[1])
else
    return 0
end

3. 基于ZooKeeper的分布式锁

利用ZooKeeper的临时节点和监听机制实现分布式锁。以下是一个基于ZooKeeper的示例：


// 创建临时节点
String lockPath = zkClient.create("/locks", "lock_data", CreateMode.EPHEMERAL);
// 获取锁
while (true) {
    List subNodes = zkClient.getChildren("/locks");
    if (subNodes.size() == 1) {
        // 获取到锁
        break;
    } else {
        // 监听前一个节点
        String preNode = subNodes.get(0);
        Stat stat = zkClient.exists("/locks/" + preNode, new Watcher() {
            @Override
            public void process(WatchedEvent watchedEvent) {
                // 节点被删除，重新尝试获取锁
                try {
                    zkClient.getChildren("/locks");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        if (stat != null) {
            // 等待前一个节点被删除
            zkClient.wait();
        }
    }
}
// 释放锁
zkClient.delete(lockPath);