1.利用zk的特性
利用zookeeper的节点特性实现独占锁，就是同级节点的唯一性，多个进程往zookeeper的指定节点中创建一个节点名称相同的节点，只有一个成功，另一个创建失败；创建失败的节点通过zookeeper的watcher机制来监听这个子节点的变化，一旦子节点发生删除事件，则再次触发进程区写锁
这种实现方式简单，但是会产生"惊群效应"，如果存在许多客户端在等待获取锁，当成功获取到锁的节点释放锁后，所有处于等待的客户端都会被唤醒，这个时候 zookeeper 在短时间内发送大量子节点变更事件给所有待获取锁的客户端，然后实际情况是只会有一个客户端获得锁。如果在集群规模比较大的情况下，会对 zookeeper 服务器的性能产生比较的影响。
2.利用有序节点实现分布式锁
我们可以通过有序节点来实现分布式锁，每个客户端都往指定的节点下注册一个临时有序节点，越早创建的节点，节点的顺序编号就越小，那么我们可以判断子节点中最小的节点设置为获得锁。如果自己的节点不是所有子节点中最小的，意味着还没有获得锁。这个的实现和前面单节点实现的差异性在于，每个节点只需要监听比自己小的节点，当比自己小的节点删除以后，客户端会收到 watcher 事件，此时再次判断自己的节点是不是所有子节点中最小的，如果是则获得锁，否则就不断重复这个过程，这样就不会导致羊群效应，因为每个客户端只需要监控一个节点。
3.curator 分布式锁的基本使用
curator 对于锁这块做了一些封装，curator 提供了InterProcessMutex 这样一个 api。除了分布式锁之外，还提供了 leader 选举、分布式队列等常用的功能。
InterProcessMutex：分布式可重入排它锁
InterProcessSemaphoreMutex：分布式排它锁
InterProcessReadWriteLock：分布式读写锁
package com.zookeeper.demo;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
CuratorFramework
curatorFramework=null;
curatorFramework= CuratorFrameworkFactory.builder().
connectString("192.168.133.132:12181").
sessionTimeoutMs(500000).
retryPolicy(new
ExponentialBackoffRetry(1000,10)).
build();
curatorFramework.start();
final InterProcessMutex
lock=new
InterProcessMutex(curatorFramework
,"/locks");
for(int i=0;i<10;i++){
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"->尝试获取锁");
try {
lock.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"->获得锁成功");
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
try {
Thread.sleep(4000);
lock.release();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"->释放锁成功");
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
},"t"+i).start();
}
} }
4.Curator 实现分布式锁的基本原理
//构造函数
public InterProcessMutex(CuratorFramework client, String path) {
// Zookeeper 利用 path 创建临时顺序节点，实现公平锁的核心
this(client, path, new StandardLockInternalsDriver());
}
public InterProcessMutex(CuratorFramework client,
String path, LockInternalsDriver driver){
// maxLeases=1，表示可以获得分布式锁的线程数量
（跨 JVM）为 1，即为互斥锁
this(client, path, LOCK_NAME, 1, driver);
}
// protected 构造函数
InterProcessMutex(CuratorFramework client, String
path, String lockName, int maxLeases,
LockInternalsDriver driver){
basePath = PathUtils.validatePath(path);
// internals 的类型为 LockInternals ，
InterProcessMutex 将分布式锁的申请和释放操作委托给
internals 执行
internals = new LockInternals(client, driver, path,
lockName, maxLeases);
}
private boolean internalLock(long time, TimeUnit
unit) throws Exception{
Thread currentThread =
Thread.currentThread();
LockData lockData =
threadData.get(currentThread);
if ( lockData != null ){
// 实现可重入
// 同一线程再次 acquire，首先判断当前的
映射表内（threadData）是否有该线程的锁信息，如果有
则原子+1，然后返回
lockData.lockCount.incrementAndGet();
return true;
}
// 映射表内没有对应的锁信息，尝试通过
LockInternals 获取锁
String lockPath = internals.attemptLock(time,
unit, getLockNodeBytes());
if ( lockPath != null ){
// 成功获取锁，记录信息到映射表
LockData newLockData = new
LockData(currentThread, lockPath);
threadData.put(currentThread,
newLockData);
return true;
}
return false;
}
// 映射表
// 记录线程与锁信息的映射关系
private final ConcurrentMap<Thread, LockData>
threadData = Maps.newConcurrentMap();
// 锁信息
// Zookeeper 中一个临时顺序节点对应一个“锁”，但
让锁生效激活需要排队（公平锁），下面会继续分析
private static class LockData{
final Thread owningThread;
final String lockPath;
final AtomicInteger lockCount = new
AtomicInteger(1); // 分布式锁重入次数
private LockData(Thread owningThread,
String lockPath){
this.owningThread = owningThread;
this.lockPath = lockPath;
} }
LockInternals.attemptLock
// 尝试获取锁，并返回锁对应的 Zookeeper 临时顺
序节点的路径
String attemptLock(long time, TimeUnit unit, byte[]
lockNodeBytes) throws Exception{
final long startMillis =
System.currentTimeMillis();
// 无限等待时，millisToWait 为 null
final Long millisToWait = (unit != null) ?
unit.toMillis(time) : null;
// 创建 ZNode 节点时的数据内容，无关紧要，
这里为 null，采用默认值（IP 地址）
final byte[] localLockNodeBytes =
(revocable.get() != null) ? new byte[0] : lockNodeBytes;
// 当前已经重试次数，与CuratorFramework的
重试策略有关
int retryCount = 0;
// 在 Zookeeper 中创建的临时顺序节点的路
径，相当于一把待激活的分布式锁
// 激活条件：同级目录子节点，名称排序最小
（排队，公平锁），后续继续分析
String ourPath = null;
// 是否已经持有分布式锁
boolean hasTheLock = false;
// 是否已经完成尝试获取分布式锁的操作
boolean isDone = false;
while ( !isDone ){
isDone = true;
try{
// 从 InterProcessMutex 的构造函数
可知实际 driver 为 StandardLockInternalsDriver 的实例
// 在Zookeeper中创建临时顺序节点
ourPath =
driver.createsTheLock(client, path,
localLockNodeBytes);
// 循环等待来激活分布式锁，实现锁
的公平性，后续继续分析
hasTheLock =
internalLockLoop(startMillis, millisToWait, ourPath);
} catch
( KeeperException.NoNodeException e ) {
// 容错处理，不影响主逻辑的理解，可
跳过
// 因 为 会 话 过 期 等 原 因 ，
StandardLockInternalsDriver 因为无法找到创建的临时
顺序节点而抛出 NoNodeException 异常
if
( client.getZookeeperClient().getRetryPolicy().allowRetr
y(retryCount++,
System.currentTimeMillis() -
startMillis, RetryLoop.getDefaultRetrySleeper()) ){
// 满足重试策略尝试重新获取锁
isDone = false;
} else {
// 不满足重试策略则继续抛出
NoNodeException
throw e;
}
}
}
if ( hasTheLock ){
// 成功获得分布式锁，返回临时顺序节点
的路径，上层将其封装成锁信息记录在映射表，方便锁重
入
return ourPath;
}
// 获取分布式锁失败，返回 null
return null;
}
createsTheLock
// From StandardLockInternalsDriver
// 在 Zookeeper 中创建临时顺序节点
public String createsTheLock(CuratorFramework
client, String path, byte[] lockNodeBytes) throws
Exception{
String ourPath;
// lockNodeBytes 不为 null 则作为数据节点内
容，否则采用默认内容（IP 地址）
if ( lockNodeBytes != null ){
// 下面对 CuratorFramework 的一些细节
做解释，不影响对分布式锁主逻辑的解释，可跳过
// creatingParentContainersIfNeeded：用
于创建父节点，如果不支持 CreateMode.CONTAINER
// 那么将采用 CreateMode.PERSISTENT
// withProtection：临时子节点会添加GUID
前缀
ourPath =
client.create().creatingParentContainersIfNeeded()
//
CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL：临时顺序节
点，Zookeeper 能保证在节点产生的顺序性
// 依据顺序来激活分布式锁，从而也
实现了分布式锁的公平性，后续继续分析
.withProtection().withMode(CreateM
ode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL).forPath(path,
lockNodeBytes);
} else {
ourPath =
client.create().creatingParentContainersIfNeeded()
.withProtection().withMode(CreateM
ode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL).forPath(path);
}
return ourPath;
}
LockInternals.internalLockLoop
// 循环等待来激活分布式锁，实现锁的公平性
private boolean internalLockLoop(long startMillis,
Long millisToWait, String ourPath) throws Exception {
// 是否已经持有分布式锁
boolean haveTheLock = false;
// 是否需要删除子节点
boolean doDelete = false;
try {
if (revocable.get() != null) {
client.getData().usingWatcher(revocableWatcher).forPa
th(ourPath);
}
while ((client.getState() ==
CuratorFrameworkState.STARTED) && !haveTheLock) {
// 获取排序后的子节点列表
List<String> children =
getSortedChildren();
// 获取前面自己创建的临时顺序子节
点的名称
String sequenceNodeName =
ourPath.substring(basePath.length() + 1);
// 实现锁的公平性的核心逻辑，看下
面的分析
PredicateResults predicateResults =
driver.getsTheLock(client,
children , sequenceNodeName , maxLeases);
if (predicateResults.getsTheLock()) {
// 获得了锁，中断循环，继续返回
上层
haveTheLock = true;
} else {
// 没有获得到锁，监听上一临时
顺序节点
String previousSequencePath =
basePath + "/" + predicateResults.getPathToWatch();
synchronized (this) {
try {
// exists()会导致导致资
源泄漏，因此 exists()可以监听不存在的 ZNode，因此采
用 getData()
// 上一临时顺序节点如
果被删除，会唤醒当前线程继续竞争锁，正常情况下能直
接获得锁，因为锁是公平的
client.getData().usingWatcher(watcher).forPath(previou
sSequencePath);
if (millisToWait != null) {
millisToWait -=
(System.currentTimeMillis() - startMillis);
startMillis =
System.currentTimeMillis();
if (millisToWait <=
0) {
doDelete =
true; // 获取锁超时，标记删除之前创建的临时顺序节点
break;
}
wait(millisToWait);
// 等待被唤醒，限时等待
} else {
wait(); // 等待被唤
醒，无限等待
}
} catch
(KeeperException.NoNodeException e) {
// 容错处理，逻辑稍微有点
绕，可跳过，不影响主逻辑的理解
// client.getData()可能调用
时抛出 NoNodeException，原因可能是锁被释放或会话
过期（连接丢失）等
// 这里并没有做任何处理，
因为外层是 while 循环，再次执行 driver.getsTheLock 时
会调用 validateOurIndex
// 此 时 会 抛 出
NoNodeException，从而进入下面的 catch 和 finally 逻
辑，重新抛出上层尝试重试获取锁并删除临时顺序节点
}
}
}
}
} catch (Exception e) {
ThreadUtils.checkInterrupted(e);
// 标记删除，在 finally 删除之前创建的临
时顺序节点（后台不断尝试）
doDelete = true;
// 重新抛出，尝试重新获取锁
throw e;
} finally {
if (doDelete) {
deleteOurPath(ourPath);
}
}
return haveTheLock;
}
getTheLock
// From StandardLockInternalsDriver
public PredicateResults
getsTheLock(CuratorFramework client, List<String>
children, String sequenceNodeName, int maxLeases)
throws Exception{
// 之前创建的临时顺序节点在排序后的子节点
列表中的索引
int ourIndex =
children.indexOf(sequenceNodeName);
// 校验之前创建的临时顺序节点是否有效
validateOurIndex(sequenceNodeName,
ourIndex);
// 锁公平性的核心逻辑
// 由 InterProcessMutex 的构造函数可知，
maxLeases 为 1，即只有 ourIndex 为 0 时，线程才能持
有锁，或者说该线程创建的临时顺序节点激活了锁
// Zookeeper 的临时顺序节点特性能保证跨多
个 JVM 的线程并发创建节点时的顺序性，越早创建临时
顺序节点成功的线程会更早地激活锁或获得锁
boolean getsTheLock = ourIndex <
maxLeases;
// 如果已经获得了锁，则无需监听任何节点，
否则需要监听上一顺序节点（ourIndex-1）
// 因 为 锁 是 公 平 的 ， 因 此 无 需 监 听 除 了
（ourIndex-1）以外的所有节点，这是为了减少羊群效应，
非常巧妙的设计！！
String pathToWatch = getsTheLock ? null :
children.get(ourIndex - maxLeases);
// 返回获取锁的结果，交由上层继续处理（添
加监听等操作）
return new PredicateResults(pathToWatch,
getsTheLock);
}
static void validateOurIndex(String
sequenceNodeName, int ourIndex) throws
KeeperException{
if ( ourIndex < 0 ){
// 容错处理，可跳过
// 由于会话过期或连接丢失等原因，该线
程创建的临时顺序节点被 Zookeeper 服务端删除，往外
抛出 NoNodeException
// 如果在重试策略允许范围内，则进行重
新尝试获取锁，这会重新重新生成临时顺序节点
// 佩服 Curator 的作者将边界条件考虑得
如此周到！
throw new
KeeperException.NoNodeException("Sequential path
not found: " + sequenceNodeName);
} }
释放锁的逻辑
InterProcessMutex.release
public void release() throws Exception{
Thread currentThread =
Thread.currentThread();
LockData lockData =
threadData.get(currentThread);
if ( lockData == null ){
// 无法从映射表中获取锁信息，不持有锁
throw new
IllegalMonitorStateException("You do not own the lock:
" + basePath);
}
int newLockCount =
lockData.lockCount.decrementAndGet();
if ( newLockCount > 0 ){
// 锁是可重入的，初始值为 1，原子-1 到 0，锁才释放
return;
}
if ( newLockCount < 0 ){
// 理论上无法执行该路径
throw new
IllegalMonitorStateException("Lock count has gone
negative for lock: " + basePath);
}
try{
// lockData != null && newLockCount ==
0，释放锁资源
internals.releaseLock(lockData.lockPath);
} finally {
// 最后从映射表中移除当前线程的锁信息
threadData.remove(currentThread);
} }
LockInternals.releaseLock
void releaseLock(String lockPath) throws
Exception{
revocable.set(null);
// 删除临时顺序节点，只会触发后一顺序节点去
获取锁，理论上不存在竞争，只排队，非抢占，公平锁，
先到先得
deleteOurPath(lockPath);
}
// Class:LockInternals
private void deleteOurPath(String ourPath) throws
Exception{
try{
// 后台不断尝试删除
client.delete().guaranteed().forPath(ourPath);
} catch ( KeeperException.NoNodeException
e ) {
// 已经删除(可能会话过期导致)，不做处理
// 实际使用 Curator-2.12.0 时，并不会抛
出该异常
} }
来源：CSDN
作者：站在顶端的男人
链接：https://blog.csdn.net/weixin_42022924/article/details/103483933