一、分布式锁需要具备哪些条件
1、获取锁和释放锁的性能要好。
2、判断是否获得锁必须是原子性的，否则可能导致多个请求都获取到锁。
3、网络中断或宕机无法释放锁时，锁必须被清楚，不然会发生死锁。
4、可重入一个线程中可以多次获取同一把锁，比如一个线程在执行一个带锁的方法，该方法中又调用了另一个需要相同锁的方法，则该线程可以直接执行调用的方法，而无需重新获得锁。
5、阻塞锁和非阻塞锁，阻塞锁即没有获取到锁，则继续等待获取锁；非阻塞锁即没有获取到锁后，不继续等待，直接返回锁失败。
二、分布式锁实现方式
2.1、数据库锁
一般很少使用数据库锁，性能不好并且容易产生死锁。
1、基于MySQL锁表
该实现方式完全依靠数据库唯一索引来实现，当想要获得锁时，即向数据库中插入一条记录，释放锁时就删除这条记录。这种方式存在以下几个问题：
1、锁没有失效时间，解锁失败会导致死锁，其他线程无法再获取到锁，因为唯一索引insert都会返回失败。
2、只能是非阻塞锁，insert失败直接就报错了，无法进入队列进行重试。
3、不可重入，同一线程在没有释放锁之前无法再获取到锁。
2、 采用乐观锁增加版本号
根据版本号来判断更新之前有没有其他线程更新过，如果被更新过，则获取锁失败。
2.2、缓存锁
1、基于setnx、expire两个命令来实现
基于setnx（set if not exist）的特点，当缓存里key不存在时，才会去set，否则直接返回false。如果返回true则获取到锁，否则获取锁失败，为了防止死锁，我们再用expire命令对这个key设置一个超时时间来避免。但是这里看似完美，实则有缺陷，当我们setnx成功后，线程发生异常中断，expire还没来的及设置，那么就会产生死锁。
解决上述问题有两种方案：
第一种是采用redis2.6.12版本以后的set，它提供了一系列选项：
EX seconds – 设置键key的过期时间，单位时秒
PX milliseconds – 设置键key的过期时间，单位时毫秒
NX – 只有键key不存在的时候才会设置key的值
XX – 只有键key存在的时候才会设置key的值
第二种采用setnx()，get()，getset()实现，大体的实现过程如下：
1、线程Asetnx，值为超时的时间戳(t1)，如果返回true，获得锁。
2、线程B用get 命令获取t1，与当前时间戳比较，判断是否超时，没超时false，如果已超时执行步骤3。
3、计算新的超时时间t2，使用getset命令返回t3(这个值可能其他线程已经修改过)，如果t1==t3,获得锁,如果t1!=t3说明锁被其他线程获取了。
4、获取锁后，处理完业务逻辑，再去判断锁是否超时，如果没超时删除锁，如果已超时，不用处理（防止删除其他线程的锁）。
2、RedLock算法
redlock算法是redis作者推荐的一种分布式锁实现方式，算法的内容如下：
1、获取当前时间；
2、尝试从5个相互独立redis客户端获取锁；
3、计算获取所有锁消耗的时间，当且仅当客户端从多数节点获取锁，并且获取锁的时间小于锁的有效时间，认为获得锁；
4、重新计算有效期时间，原有效时间减去获取锁消耗的时间；
5、删除所有实例的锁。
redlock算法相对于单节点redis锁可靠性要更高，但是实现起来条件也较为苛刻。
1、必须部署5个节点才能让Redlock的可靠性更强。
2、需要请求5个节点才能获取到锁，通过Future的方式，先并发向5个节点请求，再一起获得响应结果，能缩短响应时间，不过还是比单节点redis锁要耗费更多时间。
然后由于必须获取到5个节点中的3个以上，所以可能出现获取锁冲突，即大家都获得了1-2把锁，结果谁也不能获取到锁，这个问题，redis作者借鉴了raft算法的精髓，通过冲突后在随机时间开始，可以大大降低冲突时间，但是这问题并不能很好的避免，特别是在第一次获取锁的时候，所以获取锁的时间成本增加了。
如果5个节点有2个宕机，此时锁的可用性会极大降低，首先必须等待这两个宕机节点的结果超时才能返回，另外只有3个节点，客户端必须获取到这全部3个节点的锁才能拥有锁，难度也加大了。
如果出现网络分区，那么可能出现客户端永远也无法获取锁的情况，介于这种情况，下面我们来看一种更可靠的分布式锁zookeeper锁。
2.3、zookeeper分布式锁
zookeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，它内部是一个分层的文件系统目录树结构，规定统一个目录下只能有一个唯一文件名。
数据模型：
永久节点：节点创建后，不会因为会话失效而消失。
临时节点：与永久节点相反，如果客户端连接失效，则立即删除节点。
顺序节点：与上述两个节点特性类似，如果指定创建这类节点时，zk会自动在节点名后加一个数字后缀，并且是有序的。
监视器（watcher）：
当创建一个节点时，可以注册一个该节点的监视器，当节点状态发生改变时，watch被触发时，ZooKeeper将会向客户端发送且仅发送一条通知，因为watch只能被触发一次。
根据zookeeper的这些特性，我们来看看如何利用这些特性来实现分布式锁：
1、创建一个锁目录lock。
2、希望获得锁的线程A就在lock目录下，创建临时顺序节点。
3、获取锁目录下所有的子节点，然后获取比自己小的兄弟节点，如果不存在，则说明当前线程顺序号最小，获得锁。
4、线程B获取所有节点，判断自己不是最小节点，设置监听(watcher)比自己次小的节点（只关注比自己次小的节点是为了防止发生“羊群效应”）。
5、线程A处理完，删除自己的节点，线程B监听到变更事件，判断自己是最小的节点，获得锁。
三、小结
在分布式系统中，共享资源互斥访问问题非常普遍，而针对访问共享资源的互斥问题，常用的解决方案就是使用分布式锁，这里只介绍了几种常用的分布式锁，分布式锁的实现方式还有有很多种，根据业务选择合适的分布式锁，下面对上述几种锁进行一下比较：
数据库锁：
优点：直接使用数据库，使用简单。
缺点：分布式系统大多数瓶颈都在数据库，使用数据库锁会增加数据库负担。
缓存锁：
优点：性能高，实现起来较为方便，在允许偶发的锁失效情况，不影响系统正常使用，建议采用缓存锁。
缺点：通过锁超时机制不是十分可靠，当线程获得锁后，处理时间过长导致锁超时，就失效了锁的作用。
zookeeper锁：
优点：不依靠超时时间释放锁；可靠性高；系统要求高可靠性时，建议采用zookeeper锁。
缺点：性能比不上缓存锁，因为要频繁的创建节点删除节点。
评论