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基于Zookeeper使用ZkClient实现分布式锁

钱澄邈
2023-12-01

有段时间没写博客了,在整理之前写过的一套自定义框架,并且整理好上传值github上了,也有一些新功能还在开发,欢迎大家使用:一个好用的Http接口请求工具组件

可能今天这篇文章跟之前的比有些跳跃性,一下子就谈到了Zookeeper了,不过也没关系啦,先谈谈最常用,然后在慢慢看Zooeeper的其他知识。

简单介绍

ZooKeeper致力于提供一个高性能、高可用,且具备严格的顺序访问控制能力的分布式协调服务,是雅虎公司创建,是GoogleChubby一个开源的实现,也是HadoopHbase的重要组件。它的数据以树形结构(类似于文件系统)储存在内存当中由于数储存在内存当中(并且每个节点都必须要有数据),所以拿取数据效率特别快。

分布式锁:功能与之前并发编程中的Lock功能一致,主要是为了解决共享资源被竞争所导致的并发问题。由于并发编程当中锁是在当前的JVM当中,而对于分布式的服务来说单纯的JVM的锁已经不起作用了,不过实现功能还是一致。

监听机制

既然是锁,那么就存在线程等待以及线程被唤醒功能,所以就需要有一个监听机制,当ZooKeeper上的锁被释放之后需监听到,并且通知服务去获取锁资源,正好在ZooKeeper当中存在一种监听机制,为事件监听器(Watcher)

事件监听器:客户端可以在节点上注册监听器,当特定的事件发生后,ZooKeeper会通知到感兴趣的客户端;被监听的事件有:NodeCreated(节点创建)、NodeDeleted(节点删除)NodeDataChanged(节点数据被改变)NodeChildrenChange(子节点被修改)

Node类型

基于ZooKeeper分布式锁必然基于节点,在ZooKeeper创建节点共有四点类型:

1、持久化节点(PERSISENT): 同一个节点路径只能创建一个节点,并且连接创建节点后,断开连接后,节点仍然存在并且关闭服务会保存至磁盘上。

2、持久化顺序节点(PERSISENT_SEQUENTIAL):同一个节点路径可以创建多个节点,并且ZooKeeper会自动分配一个按顺序的节点号,断开连接后,节点仍然会保存至磁盘。

3、临时节点(EPHEMERAL):在一个连接中,同一路径下只能创建一个节点,当创建节点的连接关闭后,该节点会被删除,如果非正常关闭连接,则过一段时间后节点会被删除。

4、临时顺序节点(EPHEMERAL_SEQUENTIAL):同一路径下可以创建多个节点,但是节点名称ZooKeeper会自动分配一个按顺序的节点号,当连接关闭后,这些节点会被删除。

实现方式

先引入一下zkClient的坐标

<dependency>
    <groupId>com.101tec</groupId>
    <artifactId>zkclient</artifactId>
    <version>0.10</version>
</dependency>

既然是锁,那么必定是同一个节点,而且要先去尝试获取到锁,如果没有获取到,那么就进入等待,并且监听同一个节点是否被删除(或者修改),如果删除,则唤醒等待的线程,并且再次去获取ZooKeeper上的锁节点;那么整体的流程如下:

//锁节点
public static final String PATH = "/lock";
//尝试获取锁	
public abstract boolean tryLock();
//等待锁释放
public abstract void waitLock();
//释放锁
public abstract void unLock();
//获取锁
void getLock(){
	if(tryLock()) {
        //获取到锁后,进行业务操作
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get Lock");
	}else {
        //没有获取则进入等待,并且监听锁节点是否被释放
		waitLock();
		//再次获取锁
        getLock();
	}
}

 我这里是采用ZkClient进行操作ZooKeeper的,先创建一个ZkClient连接:

	CountDownLatch latch = null;
	
	private static final String CONNECTION = "127.0.0.1:2181";
	
	ZkClient zkClient = new ZkClient(CONNECTION,3000);

先来看看尝试获取锁可以怎样实现:

@Override
public boolean tryLock() {
	try {
        //创建临时节点,也可以创建持久化节点,到时候释放节点的时候删除就好了
		zkClient.createEphemeral(PATH, "1".getBytes());
		return true;
	} catch (Exception e) {
        //如果创建失败,则获取节点锁失败,则进入等待
		return false;
	}
}

进入等待,并且监听锁节点是否删除或者修改:

@Override
public void waitLock() {
	//创建监听事件
	IZkDataListener listen = new IZkDataListener() {

		public void handleDataChange(String dataPath, Object data) throws Exception {
			//当前方法为监听节点修改,如果节点进行修改,那么就会执行当前方法
			
		}

		public void handleDataDeleted(String dataPath) throws Exception {
			//我这里是释放锁为删除节点,删除会执行当前方法
			latch.countDown();
		}
		
	};
	//注册监听器
	zkClient.subscribeDataChanges(PATH, listen);
	//如果ZooKeeper上存在锁节点,那么进入等待
	if(zkClient.exists(PATH)) {
		//采用CountDownLatch等待
		latch = new CountDownLatch(1);
		try {
			//进入等待
			latch.await();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	//删除监听器
	zkClient.unsubscribeDataChanges(PATH, listen);
}

然后就是释放节点了:

@Override
public void unLock() {
	if(zkClient != null) {
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " unlock.. ");
		//删除节点
		zkClient.delete(PATH);
		//关闭当前连接
		zkClient.close();
	}
}

这么一套流程下来,分布式锁的功能就完成了,当这种实现的功能类似JVM锁中的非公平锁,即没有先后顺序所言,如果想要达到公平锁,那么就必须得使用顺序节点进行操作了。

那么分布式公平锁监听的节点就不是同一个节点了,而是监听当前节点的上一个节点:

private String lockSeq = null;

private String before = null;

@Override
public boolean tryLock() {
    if(!zkClient.exists(PATH)) {
        try {
            zkClient.createPersistent(PATH, true);
        } catch (Throwable t) {
            //已经创建完毕,并发问题,抛异常处理
        }
    }
	if(lockSeq == null) {
		lockSeq = zkClient.createEphemeralSequential(PATH + "/", "1".getBytes());
	}
	List<String> children = zkClient.getChildren(PATH);
	if(lockSeq.equals(PATH + "/" + children.get(0))) {
		return true;
	}else {
		for(String str : children) {
			if(lockSeq.contains(str)) {
				break;
			}
			before = PATH + "/" + str;
		}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " before node:" + before);
		return false;
	}
}

@Override
public void waitLock() {

	IZkDataListener listen = new IZkDataListener() {
		public void handleDataChange(String dataPath, Object data) throws Exception {
		}

		public void handleDataDeleted(String dataPath) throws Exception {
			latch.countDown();
		}
		
	};

	zkClient.subscribeDataChanges(before, listen);
	if(zkClient.exists(before)) {
		latch = new CountDownLatch(1);
		try {
			latch.await();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	zkClient.unsubscribeDataChanges(before, listen);
	
}

@Override
public void unLock() {
	if(zkClient != null) {
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " unlock.. ");
		System.out.println("this node:" + lockSeq + " last node:" + before);
		zkClient.delete(lockSeq);
	}
}

实现的代码如上(一个简单的实现方式,存在单应用并发问题,可以使用记录线程的方式解决并发问题),大家可以各位去试一下,个人觉得非公平锁的效率相比公平锁来说效率要高一点点,不过对应大量的分布式服务去竞争锁资源的话,个人建议还是使用公平锁,避免阻塞时间过长,导致服务业务长期停滞问题。

还会存在一个问题就是临时顺序节点在关闭服务的时候ZooKeeper上会等待几秒钟才会删除临时节点,所以建议在程序中加上Hook钩子方法进行删除。

    static {
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(ZkClientLock::run));
    }

    private static void run() {
        System.out.println("关闭服务...");
        //删除所有临时顺序节点,避免影响其他服务
        zkClient.delete(lockSeq);
        zkClient.close();
    }
 类似资料: