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重磅資訊、干貨，第一時間送達 今日推薦：牛人 20000 字的 Spring Cloud 總結，太硬核了~作者：隊長給我球。 出處：https://www.cnblogs.com/JJJ1990/p/10496850.html

首先分布式鎖和我們平常講到的鎖原理基本一樣，目的就是確保，在多個線程并發時，只有一個線程在同一刻操作這個業務或者說方法、變量。

在一個進程中，也就是一個jvm 或者說應用中，我們很容易去處理控制，在jdk java.util 并發包中已經為我們提供了這些方法去加鎖， 比如synchronized 關鍵字 或者Lock 鎖，都可以處理。

但是我們現在的應用程序如果只部署一臺服務器，那并發量是很差的，如果同時有上萬的請求那么很有可能造成服務器壓力過大，而癱瘓。

想想雙十一 和 三十晚上十點分支付寶紅包等業務場景，自然需要用到多臺服務器去同時處理這些業務，那么這些服務可能會有上百臺同時處理，

但是請我們大家想一想，如果有100臺服務器 要處理分紅包的業務，現在假設有1億的紅包，1千萬個人分，金額隨機，那么這個業務場景下是不是必須確保這1千萬個人最后分的紅包金額總和等于1億。

如果處理不好每人分到100萬，那馬云爸爸估計大年初一，就得宣布破產了

1，常規鎖會造成什么情況？

首先說一下我們為什么要搞集群，簡單理解就是，需求量（請求并發量）變大了，一個工人處理能力有限，那就多招一些工人來一起處理。

假設1千萬個請求平均分配到100臺服務器上，每個服務器 接收10w的請求（這10w個請求并不是在同一秒中來的，可能是在1,2個小時內，可以聯想下我們三十晚上開紅包，等到10.20開始，有的人立馬開了，有的人是不是等到12點了才想起來~）

那這樣的話，平均到每一秒上的請求也就不到1千個，這種壓力一般的服務器還是可以承受的。

第一個請求到來后，是不是需要在1億里面給他分一部分錢，金額隨機，假設第一個人分到了100，那是不是要在這1億中減去100塊，剩下99999900 塊~

第二個用戶再來分，金額隨機，這次分200塊，那是不是就需要在剩下的99999900塊中再減去200塊，剩下99999700 塊。

等到第10w個用戶來，一看還有1000w，那這1000w全成他的了。

等于是在每個服務器中去分1億，也就是10w個用戶分了一個億，最后總計有100個服務器，要分100億。

如果真這樣了，雖說馬云爸爸不會破產（據最新統計馬云有2300億人民幣），那分紅包的開發項目組，以及產品經理，可以GG了~

簡化結構圖如下：

2，分布式鎖怎么去處理？

那么為了解決這個問題，讓1000萬用戶只分1億，而不是100億，這個時候分布式鎖就派上用處了。

分布式鎖可以把整個集群就當作是一個應用一樣去處理，那么也就需要這個鎖，要獨立于每一個服務之外，而不是在服務里面。

假設第一個服務器接收到用戶1的請求后，那么這個時候，他就不能只在自己的應用中去判斷還有多少錢可以分了，而需要去外部請求專門負責管理這1億紅包的人（服務），問他：哎，我這里要分100塊，給我100。

管理紅包的妹子（服務）一看，還有1個億，那好，給你100塊，然后剩下99999900塊。

第二個請求到來后，被服務器2獲取，繼續去詢問，管理紅包的妹子，我這邊要分10塊，管理紅包的妹子先查了下還有99999900，那就說：好，給你10塊。那就剩下99999890塊

等到第1000w個請求到來后，服務器100拿到請求，繼續去詢問，管理紅包的妹子，你要100，妹子翻了翻白眼，對你說，就剩1塊了，愛要不要，那這個時候就只能給你1塊了（1塊也是錢啊，買根辣條還是可以的）。

這些請求編號1,2不代表執行的先后順序，正式的場景下，應該是 100臺服務器每個服務器持有一個請求去訪問負責管理紅包的妹子（服務），那在管紅包的妹子那里同時會接收到100個請求，這個時候就需要在負責紅包的妹子那里加個鎖就可以了（拋繡球），你們100個服務器誰拿到鎖（搶到繡球），誰就進來和我談，我給你分，其他人就等著去吧

經過上面的分布式鎖的處理后，馬云爸爸終于放心了，決定給紅包團隊每人加一個雞腿。

簡化的結構圖如下：

3，分布式鎖的實現有哪些？

說到分布式鎖的實現，還是有很多的，有數據庫方式的，有redis分布式鎖，有zookeeper分布式鎖等等

我們如果采用redis作為分布式鎖，那么上圖中負“責紅包的妹子（服務）”，就可以替換成redis，請自行腦補。

3.1，為什么redis可以實現分布式鎖？

首先redis是單線程的，這里的單線程指的是網絡請求模塊使用了一個線程（所以不需考慮并發安全性），即一個線程處理所有網絡請求，其他模塊仍用了多個線程。

在實際的操作中過程大致是這樣子的：

服務器1要去訪問發紅包的妹子，也就是redis，那么他會在redis中通過"setnx key value" 操作設置一個key 進去，value是啥不重要，重要的是要有一個key，也就是一個標記，而且這個key你愛叫啥叫啥，只要所有的服務器設置的key相同就可以。

假設我們設置一個，如下圖

那么我們可以看到會返回一個1，那就代表了成功。

如果再來一個請求去設置同樣的key，如下圖：

這個時候會返回0，那就代表失敗了。

那么我們就可以通過這個操作去判斷是不是當前可以拿到鎖，或者說可以去訪問“負責發紅包的妹子”，如果返回1，那我就開始去執行后面的邏輯，如果返回0，那就說明已經被人占用了，我就要繼續等待。

當服務器1拿到鎖之后，進行了業務處理，完成后，還需要釋放鎖，如下圖所示：

刪除成功返回1，那么其他的服務器就可以繼續重復上面的步驟去設置這個key，以達到獲取鎖的目的。

當然以上的操作是在redis客戶端直接進行的，通過程序調用的話，肯定就不能這么寫，比如java 就需要通過jedis 去調用，但是整個處理邏輯基本都是一樣的

通過上面的方式，我們好像是解決了分布式鎖的問題，但是想想還有沒有什么問題呢？？

對，問題還是有的，可能會有死鎖的問題發生，比如服務器1設置完之后，獲取了鎖之后，忽然發生了宕機。

那后續的刪除key操作就沒法執行，這個key會一直在redis中存在，其他服務器每次去檢查，都會返回0，他們都會認為有人在使用鎖，我需要等。

為了解決這個死鎖的問題，我們就就需要給key 設置有效期了。

設置的方式有2種

1，第一種就是在set完key之后，直接設置key的有效期 "expire key timeout" ，為key設置一個超時時間，單位為second，超過這個時間鎖會自動釋放，避免死鎖。

這種方式相當于，把鎖持有的有效期，交給了redis去控制。如果時間到了，你還沒有給我刪除key，那redis就直接給你刪了，其他服務器就可以繼續去setnx獲取鎖。

2，第二種方式，就是把刪除key權利交給其他的服務器，那這個時候就需要用到value值了，

比如服務器1，設置了value 也就是 timeout 為 當前時間+1 秒 ，這個時候服務器2 通過get 發現時間已經超過系統當前時間了，那就說明服務器1沒有釋放鎖，服務器1可能出問題了，

服務器2就開始執行刪除key操作，并且繼續執行setnx 操作。

但是這塊有一個問題，也就是，不光你服務器2可能會發現服務器1超時了，服務器3也可能會發現，如果剛好，服務器2，setnx操作完成，服務器3就接著刪除，是不是服務器3也可以setnx成功了？

那就等于是服務器2和服務器3都拿到鎖了，那就問題大了。這個時候怎么辦呢？

這個時候需要用到 ?“GETSET ?key value” 命令了。這個命令的意思就是獲取當前key的值，并且設置新的值。

假設服務器2發現key過期了，開始調用 getset 命令，然后用獲取的時間判斷是否過期，如果獲取的時間仍然是過期的，那就說明拿到鎖了。

如果沒有，則說明在服務2執行getset之前，服務器3可能也發現鎖過期了，并且在服務器2之前執行了getset操作，重新設置了過期時間。

那么服務器2就需要放棄后續的操作，繼續等待服務器3釋放鎖或者去監測key的有效期是否過期。

這塊其實有一個小問題是，服務器3已經修改了有效期，拿到鎖之后，服務器2，也修改了有效期，但是沒能拿到鎖，但是這個有效期的時間已經被在服務器3的基礎上有增加一些，但是這種影響其實還是很小的，幾乎可以忽略不計。

3.2，為什么zookeeper可以實現分布式鎖？

百度百科是這么介紹的：ZooKeeper是一個分布式的，開放源碼的分布式應用程序協調服務，是Google的Chubby一個開源的實現，是Hadoop和Hbase的重要組件。

那對于我們初次認識的人，可以理解成ZooKeeper就像是我們的電腦文件系統，我們可以在d盤中創建文件夾a，并且可以繼續在文件夾a中創建 文件夾a1，a2。

那我們的文件系統有什么特點？？那就是同一個目錄下文件名稱不能重復，同樣ZooKeeper也是這樣的。

在ZooKeeper所有的節點，也就是文件夾稱作 Znode，而且這個Znode節點是可以存儲數據的。

我們可以通過“ create /zkjjj nice” 來創建一個節點，這個命令就表示，在跟目錄下創建一個zkjjj的節點，值是nice。同樣這里的值，和我在前面說的redis中的一樣，沒什么意義，你隨便給。

另外ZooKeeper可以創建4種類型的節點，分別是：

1，持久性節點

2，持久性順序節點

3，臨時性節點

4，臨時性順序節點

首先說下持久性節點和臨時性節點的區別，持久性節點表示只要你創建了這個節點，那不管你ZooKeeper的客戶端是否斷開連接，ZooKeeper的服務端都會記錄這個節點。

臨時性節點剛好相反，一旦你ZooKeeper客戶端斷開了連接，那ZooKeeper服務端就不再保存這個節點。

再說下順序性節點，順序性節點是指，在創建節點的時候，ZooKeeper會自動給節點編號比如0000001 ，0000002 這種的。

最后說下，zookeeper有一個監聽機制，客戶端注冊監聽它關心的目錄節點，當目錄節點發生變化（數據改變、被刪除、子目錄節點增加刪除）等，zookeeper會通知客戶端。

下面我們繼續結合我們上面的分紅包場景，描述下在zookeeper中如何加鎖。

假設服務器1，創建了一個節點 /zkjjj ,成功了，那服務器1就獲取了鎖，服務器2再去創建相同的鎖，那么他就會失敗，這個時候他就就只能監聽這個節點的變化。

等到服務器1，處理完業務，刪除了節點后，他就會得到通知，然后去創建同樣的節點，獲取鎖處理業務，再刪除節點，后續的100臺服務器與之類似

注意這里的100臺服務器并不是挨個去執行上面的創建節點的操作，而是并發的，當服務器1創建成功，那么剩下的99個就都會注冊監聽這個節點，等通知，以此類推。

但是大家有沒有注意到，這里還是有問題的，還是會有死鎖的情況存在，對不對？

當服務器1創建了節點后掛了，沒能刪除，那其他99臺服務器就會一直等通知，那就完蛋了。。。

這個時候呢，就需要用到臨時性節點了，我們前面說過了，臨時性節點的特點是客戶端一旦斷開，就會丟失，也就是當服務器1創建了節點后，如果掛了。

那這個節點會自動被刪除，這樣后續的其他服務器，就可以繼續去創建節點，獲取鎖了。

但是我們可能還需要注意到一點，就是驚群效應：舉一個很簡單的例子,當你往一群鴿子中間扔一塊食物,雖然最終只有一個鴿子搶到食物,但所有鴿子都會被驚動來爭奪,沒有搶到..

就是當服務器1節點有變化，會通知其余的99個服務器，但是最終只有1個服務器會創建成功，這樣98還是需要等待監聽，那么為了處理這種情況，就需要用到臨時順序性節點

大致意思就是，之前是所有99個服務器都監聽一個節點，現在就是每一個服務器監聽自己前面的一個節點。

假設100個服務器同時發來請求，這個時候會在 /zkjjj 節點下創建 100 個臨時順序性節點 /zkjjj/000000001, ?/zkjjj/000000002,一直到 ?/zkjjj/000000100,這個編號就等于是已經給他們設置了獲取鎖的先后順序了。

當001節點處理完畢，刪除節點后，002收到通知，去獲取鎖，開始執行，執行完畢，刪除節點，通知003~以此類推。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的关于分布式锁原理的一些学习与思考：redis分布式锁，zookeeper分布式锁的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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