转自：http://www.hollischuang.com/archives/1716redis
目前几乎不少大型网站及应用都是分布式部署的，分布式场景中的数据一致性问题一直是一个比较重要的话题。分布式的CAP理论告诉咱们“任何一个分布式系统都没法同时知足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance），最多只能同时知足两项。”因此，不少系统在设计之初就要对这三者作出取舍。在互联网领域的绝大多数的场景中，都须要牺牲强一致性来换取系统的高可用性，系统每每只须要保证“最终一致性”，只要这个最终时间是在用户能够接受的范围内便可。算法
在不少场景中，咱们为了保证数据的最终一致性，须要不少的技术方案来支持，好比分布式事务、分布式锁等。有的时候，咱们须要保证一个方法在同一时间内只能被同一个线程执行。在单机环境中，Java中其实提供了不少并发处理相关的API，可是这些API在分布式场景中就无能为力了。也就是说单纯的Java Api并不能提供分布式锁的能力。因此针对分布式锁的实现目前有多种方案。数据库
针对分布式锁的实现，目前比较经常使用的有如下几种方案：apache
基于数据库实现分布式锁
基于缓存（redis，memcached，tair）实现分布式锁
基于Zookeeper实现分布式锁缓存
在分析这几种实现方案以前咱们先来想一下，咱们须要的分布式锁应该是怎么样的？（这里以方法锁为例，资源锁同理）服务器
能够保证在分布式部署的应用集群中，同一个方法在同一时间只能被一台机器上的一个线程执行。网络
这把锁要是一把可重入锁（避免死锁）并发
这把锁最好是一把阻塞锁（根据业务需求考虑要不要这条）框架
有高可用的获取锁和释放锁功能分布式
获取锁和释放锁的性能要好
要实现分布式锁，最简单的方式可能就是直接建立一张锁表，而后经过操做该表中的数据来实现了。
当咱们要锁住某个方法或资源时，咱们就在该表中增长一条记录，想要释放锁的时候就删除这条记录。
建立这样一张数据库表：
CREATE TABLE `methodLock` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键', `method_name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '锁定的方法名', `desc` varchar(1024) NOT NULL DEFAULT '备注信息', `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '保存数据时间，自动生成', PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `uidx_method_name` (`method_name `) USING BTREE ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='锁定中的方法';
当咱们想要锁住某个方法时，执行如下SQL：
insert into methodLock(method_name,desc) values (‘method_name’,‘desc’)
由于咱们对method_name作了惟一性约束，这里若是有多个请求同时提交到数据库的话，数据库会保证只有一个操做能够成功，那么咱们就能够认为操做成功的那个线程得到了该方法的锁，能够执行方法体内容。
当方法执行完毕以后，想要释放锁的话，须要执行如下Sql:
delete from methodLock where method_name ='method_name'
上面这种简单的实现有如下几个问题：
一、这把锁强依赖数据库的可用性，数据库是一个单点，一旦数据库挂掉，会致使业务系统不可用。
二、这把锁没有失效时间，一旦解锁操做失败，就会致使锁记录一直在数据库中，其余线程没法再得到到锁。
三、这把锁只能是非阻塞的，由于数据的insert操做，一旦插入失败就会直接报错。没有得到锁的线程并不会进入排队队列，要想再次得到锁就要再次触发得到锁操做。
四、这把锁是非重入的，同一个线程在没有释放锁以前没法再次得到该锁。由于数据中数据已经存在了。
固然，咱们也能够有其余方式解决上面的问题。
除了能够经过增删操做数据表中的记录之外，其实还能够借助数据中自带的锁来实现分布式的锁。
咱们还用刚刚建立的那张数据库表。能够经过数据库的排他锁来实现分布式锁。
基于MySql的InnoDB引擎，可使用如下方法来实现加锁操做：
public boolean lock(){ connection.setAutoCommit(false) while(true){ try{ result = select * from methodLock where method_name=xxx for update; if(result==null){ return true; } }catch(Exception e){ } sleep(1000); } return false; }
在查询语句后面增长for update，数据库会在查询过程当中给数据库表增长排他锁。当某条记录被加上排他锁以后，其余线程没法再在该行记录上增长排他锁。
咱们能够认为得到排它锁的线程便可得到分布式锁，当获取到锁以后，能够执行方法的业务逻辑，执行完方法以后，再经过如下方法解锁：
public void unlock(){ connection.commit(); }
经过connection.commit()操做来释放锁。
这种方法能够有效的解决上面提到的没法释放锁和阻塞锁的问题。
for update语句会在执行成功后当即返回，在执行失败时一直处于阻塞状态，直到成功。可是仍是没法直接解决数据库单点和可重入问题。
总结一下使用数据库来实现分布式锁的方式，这两种方式都是依赖数据库的一张表，一种是经过表中的记录的存在状况肯定当前是否有锁存在，另一种是经过数据库的排他锁来实现分布式锁。
数据库实现分布式锁的优势
直接借助数据库，容易理解。
数据库实现分布式锁的缺点
会有各类各样的问题，在解决问题的过程当中会使整个方案变得愈来愈复杂。
操做数据库须要必定的开销，性能问题须要考虑。
相比较于基于数据库实现分布式锁的方案来讲，基于缓存来实如今性能方面会表现的更好一点。并且不少缓存是能够集群部署的，能够解决单点问题。
目前有不少成熟的缓存产品，包括Redis，memcached以及咱们公司内部的Tair。
这里以Tair为例来分析下使用缓存实现分布式锁的方案。关于Redis和memcached在网络上有不少相关的文章，而且也有一些成熟的框架及算法能够直接使用。
基于Tair的实现分布式锁其实和Redis相似，其中主要的实现方式是使用TairManager.put方法来实现。
public boolean trylock(String key) { ResultCode code = ldbTairManager.put(NAMESPACE, key, "This is a Lock.", 2, 0); if (ResultCode.SUCCESS.equals(code)) return true; else return false; } public boolean unlock(String key) { ldbTairManager.invalid(NAMESPACE, key); }
以上实现方式一样存在几个问题：
一、这把锁没有失效时间，一旦解锁操做失败，就会致使锁记录一直在tair中，其余线程没法再得到到锁。
二、这把锁只能是非阻塞的，不管成功仍是失败都直接返回。
三、这把锁是非重入的，一个线程得到锁以后，在释放锁以前，没法再次得到该锁，由于使用到的key在tair中已经存在。没法再执行put操做。
固然，一样有方式能够解决。
可是，失效时间我设置多长时间为好？如何设置的失效时间过短，方法没等执行完，锁就自动释放了，那么就会产生并发问题。若是设置的时间太长，其余获取锁的线程就可能要平白的多等一段时间。这个问题使用数据库实现分布式锁一样存在
可使用缓存来代替数据库来实现分布式锁，这个能够提供更好的性能，同时，不少缓存服务都是集群部署的，能够避免单点问题。而且不少缓存服务都提供了能够用来实现分布式锁的方法，好比Tair的put方法，redis的setnx方法等。而且，这些缓存服务也都提供了对数据的过时自动删除的支持，能够直接设置超时时间来控制锁的释放。
使用缓存实现分布式锁的优势
性能好，实现起来较为方便。
使用缓存实现分布式锁的缺点
经过超时时间来控制锁的失效时间并非十分的靠谱。
基于zookeeper临时有序节点能够实现的分布式锁。
大体思想即为：每一个客户端对某个方法加锁时，在zookeeper上的与该方法对应的指定节点的目录下，生成一个惟一的瞬时有序节点。
判断是否获取锁的方式很简单，只须要判断有序节点中序号最小的一个。
当释放锁的时候，只需将这个瞬时节点删除便可。同时，其能够避免服务宕机致使的锁没法释放，而产生的死锁问题。
来看下Zookeeper能不能解决前面提到的问题。
锁没法释放？使用Zookeeper能够有效的解决锁没法释放的问题，由于在建立锁的时候，客户端会在ZK中建立一个临时节点，一旦客户端获取到锁以后忽然挂掉（Session链接断开），那么这个临时节点就会自动删除掉。其余客户端就能够再次得到锁。
非阻塞锁？使用Zookeeper能够实现阻塞的锁，客户端能够经过在ZK中建立顺序节点，而且在节点上绑定监听器，一旦节点有变化，Zookeeper会通知客户端，客户端能够检查本身建立的节点是否是当前全部节点中序号最小的，若是是，那么本身就获取到锁，即可以执行业务逻辑了。
不可重入？使用Zookeeper也能够有效的解决不可重入的问题，客户端在建立节点的时候，把当前客户端的主机信息和线程信息直接写入到节点中，下次想要获取锁的时候和当前最小的节点中的数据比对一下就能够了。若是和本身的信息同样，那么本身直接获取到锁，若是不同就再建立一个临时的顺序节点，参与排队。
单点问题？使用Zookeeper能够有效的解决单点问题，ZK是集群部署的，只要集群中有半数以上的机器存活，就能够对外提供服务。
能够直接使用zookeeper第三方库Curator客户端，这个客户端中封装了一个可重入的锁服务。
public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { try { return interProcessMutex.acquire(timeout, unit); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return true; } public boolean unlock() { try { interProcessMutex.release(); } catch (Throwable e) { log.error(e.getMessage(), e); } finally { executorService.schedule(new Cleaner(client, path), delayTimeForClean, TimeUnit.MILLISECONDS); } return true