java zookeeper分布式锁

分布式锁的概念及应用

1. 介绍

在分布式系统中，多个节点同时访问共享资源时，为了保证数据的一致性和完整性，需要使用分布式锁来协调节点之间的访问。分布式锁的实现方式有很多种，本文将介绍使用Java语言结合ZooKeeper实现分布式锁的方法。

2. ZooKeeper简介

[ZooKeeper]( Atomic Broadcast），可以保证数据的原子性和顺序性。

3. ZooKeeper分布式锁的原理

3.1 锁的创建

当一个节点需要获取锁时，它在ZooKeeper中创建一个临时有序节点（Sequential + Ephemeral）。节点的名称为锁的路径加上一个自增的序号，例如：/lock/node0001、/lock/node0002，节点的值可以为空。

3.2 锁的获取

当一个节点需要获取锁时，它首先在ZooKeeper中的锁路径下获取所有子节点，并对这些子节点按照节点序号进行排序。然后判断自己是否为这些子节点中最小的节点，如果是，则表示获取到了锁；如果不是，则监听自己前一个节点的删除事件，当该节点被删除时，再次尝试获取锁。

3.3 锁的释放

当一个节点释放锁时，它只需要删除自己创建的临时节点即可。

4. 代码实现

下面是一个使用Java语言结合ZooKeeper实现分布式锁的例子：

import org.apache.zookeeper.*;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;

import java.io.IOException;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class DistributedLock implements Watcher {
    private ZooKeeper zooKeeper;
    private String lockPath;
    private String currentNode;
    private String waitNode;
    private Object lock = new Object();

    public DistributedLock(String connectString, int sessionTimeout, String lockPath) throws IOException {
        zooKeeper = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, this);
        this.lockPath = lockPath;
    }

    public void lock() throws KeeperException, InterruptedException {
        // 创建锁的根节点
        ensurePath(lockPath);

        // 创建临时有序节点
        currentNode = zooKeeper.create(lockPath + "/node", new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);

        // 获取锁并挂起等待
        synchronized (lock) {
            while (true) {
                List<String> children = zooKeeper.getChildren(lockPath, false);
                Collections.sort(children);
                int index = children.indexOf(currentNode.substring(lockPath.length() + 1));
                if (index == 0) {
                    // 当前节点为锁的持有者
                    return;
                } else {
                    // 监听前一个节点的删除事件
                    waitNode = lockPath + "/" + children.get(index - 1);
                    Stat stat = zooKeeper.exists(waitNode, true);
                    if (stat != null) {
                        lock.wait();
                    }
                }
            }
        }
    }

    public void unlock() throws KeeperException, InterruptedException {
        zooKeeper.delete(currentNode, -1);
    }

    private void ensurePath(String path) throws KeeperException, InterruptedException {
        if (zooKeeper.exists(path, false) == null) {
            zooKeeper.create(path, new byte[0], ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
        }
    }

    @Override
    public void process(WatchedEvent event) {
        if (event.getType() == Event.EventType.NodeDeleted && event.getPath().equals(waitNode)) {
            synchronized (lock) {
                lock.notifyAll();
            }
        }
    }
}

5. 使用示例

下面是一个使用分布式锁的示例代码：

public class DistributedLockExample {
    public static void main(String[] args) {
        String connectString = "localhost:2181";
        int sessionTimeout = 3000;
        String lockPath = "/lock";

        try {
            DistributedLock lock = new DistributedLock(connectString, sessionTimeout, lockPath);
            lock.lock();

            // 执行共享资源的操作

            lock.unlock();
        } catch (IOException | KeeperException | InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}