zookeeper 分布式锁的实现
临时顺序节点，这种类型的节点有几下几个特性：
节点的生命周期和客户端会话绑定，即创建节点的客户端会话一旦失效，那么这个节点也会被清除。
每个父节点都会负责维护其子节点创建的先后顺序，并且如果创建的是顺序节点（SEQUENTIAL）的话，父节点会自动为这个节点分配一个整形数值，以后缀的形式自动追加到节点名中，作为这个节点最终的节点名。
利用上面这两个特性，我们来看下获取实现分布式锁的基本逻辑：
客户端调用create()方法创建名为“_locknode_/guid-lock-”的节点，需要注意的是，这里节点的创建类型需要设置为EPHEMERAL_SEQUENTIAL。
客户端调用getChildren(“_locknode_”)方法来获取所有已经创建的子节点，同时在这个节点上注册上子节点变更通知的Watcher。
客户端获取到所有子节点path之后，如果发现自己在步骤1中创建的节点是所有节点中序号最小的，那么就认为这个客户端获得了锁。
如果在步骤3中发现自己并非是所有子节点中最小的，说明自己还没有获取到锁，就开始等待，直到下次子节点变更通知的时候，再进行子节点的获取，判断是否获取锁。
释放锁的过程相对比较简单，就是删除自己创建的那个子节点即可。
以上信息来自：http://jm-blog.aliapp.com/?p=2554
根据这个思路，来实现基于zookeeper的分布式锁。
直接贴代码，如下，如果有不合适的或需要改进的地方，请指教。
package com.usfot;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.List;
import java.util.SortedSet;
import java.util.TreeSet;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
/**
* Shared意味着锁是全局可见的，客户端都可以请求锁。
* DistributedSharedLock 应该是线程安全的。有待验证
* Created by liyanxin on 2015/3/18.
*/
public class DistributedSharedLock implements Watcher {
private static final String ADDR = "127.0.0.1:2181";
private static final String LOCK_NODE = "guid-lock-";
private String rootLockNode; //锁目录
private ZooKeeper zk = null;
private Integer mutex;
private Integer currentLock;
/**
* 构造函数实现
* 连接zk服务器
* 创建zk锁目录
*
* @param rootLockNode
*/
public DistributedSharedLock(String rootLockNode) {
this.rootLockNode = rootLockNode;
try {
//连接zk服务器
zk = new ZooKeeper(ADDR, 10 * 10000, this);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
mutex = new Integer(-1);
// Create ZK node name
if (zk != null) {
try {
//建立根目录节点
Stat s = zk.exists(rootLockNode, false);
if (s == null) {
zk.create(rootLockNode, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,
CreateMode.PERSISTENT);
}
} catch (KeeperException e) {
System.out.println("Keeper exception when instantiating queue: " + e.toString());
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Interrupted exception");
}
}
}
/**
* 请求zk服务器，获得锁
*
* @throws KeeperException
* @throws InterruptedException
*/
public void acquire() throws KeeperException, InterruptedException {
ByteBuffer b = ByteBuffer.allocate(4);
byte[] value;
// Add child with value i
b.putInt(ThreadLocalRandom.current().nextInt(10));
value = b.array();
// 创建锁节点
String lockName = zk.create(rootLockNode + "/" + LOCK_NODE, value, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE,
CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
synchronized (mutex) {
while (true) {
// 获得当前锁节点的number，和所有的锁节点比较
Integer acquireLock = new Integer(lockName.substring(lockName.lastIndexOf(‘-‘) + 1));
List<String> childLockNode = zk.getChildren(rootLockNode, true);
SortedSet<Integer> sortedLock = new TreeSet<Integer>();
for (String temp : childLockNode) {
Integer tempLockNumber = new Integer(temp.substring(temp.lastIndexOf(‘-‘) + 1));
sortedLock.add(tempLockNumber);
}
currentLock = sortedLock.first();
//如果当前创建的锁的序号是最小的那么认为这个客户端获得了锁
if (currentLock >= acquireLock) {
System.err.println("thread_name=" + Thread.currentThread().getName() + "|attend lcok|lock_num=" + currentLock);
return;
} else {
//没有获得锁则等待下次事件的发生
System.err.println("thread_name=" + Thread.currentThread().getName() + "|wait lcok|lock_num=" + currentLock);
mutex.wait();
}
}
}
}
/**
* 释放锁
*
* @throws KeeperException
* @throws InterruptedException
*/
public void release() throws KeeperException, InterruptedException {
String lockName = String.format("%010d", currentLock);
zk.delete(rootLockNode + "/" + LOCK_NODE + lockName, -1);
System.err.println("thread_name=" + Thread.currentThread().getName() + "|release lcok|lock_num=" + currentLock);
}
@Override
public void process(WatchedEvent event) {
synchronized (mutex) {
mutex.notify();
}
}
}
测试代码如下，
package com.usfot;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
/**
* 启动10个线程，都获得一个锁对象，每个线程都有一个锁对象。
* 锁对象请求zk服务器获得锁。如果不能获得锁，则等待。
* 当一个线程获得锁时，其他线程将等待锁的释放。
* Created by liyanxin on 2015/3/18.
*/
public class DistributedSharedLockTest {
public static void main(String args[]) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Thread t = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
DistributedSharedLock lock = new DistributedSharedLock("/_locknode_");
try {
lock.acquire();
Thread.sleep(1000); //获得锁之后可以进行相应的处理
System.out.println("======获得锁后进行相应的操作======");
lock.release();
System.err.println("=============================");
} catch (KeeperException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
t.start();
}
}
}
看一下测试情况，
thread_name=Thread-5|wait lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-1|attend lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-9|wait lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-3|wait lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-7|wait lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-6|wait lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-2|wait lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-0|wait lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-8|wait lcok|lock_num=300 thread_name=Thread-4|wait lcok|lock_num=300 ======获得锁后进行相应的操作====== thread_name=Thread-2|wait lcok|lock_num=301 thread_name=Thread-6|wait lcok|lock_num=301 thread_name=Thread-1|release lcok|lock_num=300 ============================= .................................
这是一部分的打印日志。
在换一种方式测试一下锁对象的线程安全性。如下测试代码，
package com.usfot;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
/**
* Created by liyanxin on 2015/3/18.
*/
public class DistributedSharedLockTest2 {
public static void main(String args[]) {
final DistributedSharedLock lock = new DistributedSharedLock("/_locknode_");
/**
* 所有的线程都共享一个锁对象，验证锁对象的线程安全性
* 锁是阻塞的
*/
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Thread t = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
lock.acquire();
Thread.sleep(1000); //获得锁之后可以进行相应的处理
System.out.println("======获得锁后进行相应的操作======");
lock.release();
System.err.println("=============================");
} catch (KeeperException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
t.start();
}
}
}
经过测试，发现了死锁deadlock的问题，这个问题如何导致的呢？是因为多个线程都会在mutex对象的内置锁上发生竞争。当线程A获得mutex对象的内置锁时，会进入到同步代码块，进行获取zk服务器的分布式锁的操作，当获得分布式锁后，退出同步代码块，mutex的内置锁也就被线程A释放。大量的线程都在竞争mutex对象的内置锁。这时，线程B获得mutex的内置锁，进入同步代码块，由于没有获得分布式锁，线程B等待。然后这时线程A释放分布式锁，删除zk服务器锁节点，此时触发watcher事件，唤醒mutex对象内置锁上等待的线程，
注意使用notify唤醒。notify大家应该知道，只能唤醒所有等待线程的其中一个，或许刚好此时唤醒的不是线程B，那么deadlock就来了。
怎么解决？我把notify换成notifyAll试了下，程序能顺利执行，没有死锁的现象。
重新运行代码，如下日志，
thread_name=Thread-9|wait lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-0|wait lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-1|wait lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-5|wait lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-7|wait lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-3|wait lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-6|wait lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-2|attend lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-4|wait lcok|lock_num=360 thread_name=Thread-8|wait lcok|lock_num=360 ======获得锁后进行相应的操作====== thread_name=Thread-2|release lcok|lock_num=360 ============================= thread_name=Thread-8|attend lcok|lock_num=361 thread_name=Thread-4|wait lcok|lock_num=361 thread_name=Thread-6|wait lcok|lock_num=361 ..............
一部分的打印日志
参考：http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8694270
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改进后的分布式锁实现
下面是改进后的分布式锁实现，和之前的实现方式唯一不同之处在于，这里设计成每个锁竞争者，只需要关注”_locknode_”节点下序号比自己小的那个节点是否存在即可。实现如下：
客户端调用create()方法创建名为“_locknode_/guid-lock-”的节点，需要注意的是，这里节点的创建类型需要设置为EPHEMERAL_SEQUENTIAL。
客户端调用getChildren(“_locknode_”)方法来获取所有已经创建的子节点，注意，这里不注册任何Watcher。
客户端获取到所有子节点path之后，如果发现自己在步骤1中创建的节点序号最小，那么就认为这个客户端获得了锁。
如果在步骤3中发现自己并非所有子节点中最小的，说明自己还没有获取到锁。此时客户端需要找到比自己小的那个节点，然后对其调用exist()方法，同时注册事件监听。
之后当这个被关注的节点被移除了，客户端会收到相应的通知。这个时候客户端需要再次调用getChildren(“_locknode_”)方法来获取所有已经创建的子节点，确保自己确实是最小的节点了，然后进入步骤3。
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原文：http://my.oschina.net/xinxingegeya/blog/388556