常见的分布式锁--ZooKeeper如何实现分布式锁？

ZooKeeper是一个开源的分布式调和服务，提供了一种分布式锁的实现方式。在ZooKeeper中，可以使用暂时节点和顺序节点的特性来实现分布式锁。本文将先容ZooKeeper的分布式锁实现原理，并提供一个实战代码示例，通过分析关键技能来帮助理解。
zookeeper工作机制

一、ZooKeeper简介

ZooKeeper是一个高性能的分布式调和服务，主要用于解决分布式体系中的一致性问题。它提供了一个分布式文件体系的接口，可以用来存储和管理分布式体系的配置信息。ZooKeeper还提供了一些特别的节点范例，如暂时节点和顺序节点，可用于实现分布式锁等功能。
二、ZooKeeper分布式锁实现原理

ZooKeeper分布式锁的基本实现原理如下：

• 应用程序通过ZooKeeper客户端创建一个指定的持久节点（例如/locks）作为锁的根节点。
  
• 当应用程序要获取锁时，它会在根节点下创建一个暂时顺序节点（例如/locks/lock-0001）。
  
• 应用程序通过获取所有子节点，而且根据节点的顺序进行排序。
  
• 如果当前节点是所有子节点中最小的（即序号最小），则表示应用程序成功获取了锁。
  
• 如果当前节点不是最小的，则应用程序监听前一个节点，等候前一个节点被删除。
  
• 当前一个节点被删除后，应用程序回到第3步重新尝试获取锁。
  

上述步骤中，通过创建暂时顺序节点的方式来表示应用程序获取锁的请求。而通过获取所有子节点，而且根据节点的顺序进行排序的方式来判断当前是否可以获取锁。同时，通过监听前一个节点的方式来实现等候和唤醒机制。
三、ZooKeeper分布式锁实战代码示例

Spring Boot可以非常方便地集成ZooKeeper来实现服务的注册和发现。
起首，须要在项目标pom.xml文件中添加ZooKeeper的依赖：

1. <dependency>
2.     <groupId>org.apache.curator</groupId>
3.     <artifactId>curator-recipes</artifactId>
4.     <version>2.13.0</version>
5. </dependency>

复制代码

接下来，创建一个ZooKeeper配置类，用于配置ZooKeeper的连接信息：

1. @Configuration
2. public class ZooKeeperConfig {
3.     @Value("${zookeeper.connectionString}")
4.     private String connectionString;
6.     @Bean(initMethod = "start")
7.     public CuratorFramework curatorFramework() {
8.         return CuratorFrameworkFactory.newClient(connectionString, new ExponentialBackoffRetry(1000, 3));
9.     }
10. }

复制代码

此中，connectionString是ZooKeeper的连接字符串，格式为host1:port1,host2:port2,...。
然后，创建一个服务注册类，用于将服务注册到ZooKeeper：

1. @Component
2. public class ServiceRegistry {
3.     @Autowired
4.     private CuratorFramework curatorFramework;
6.     public void registerService(String serviceName, String serviceAddress) {
7.         try {
8.             String servicePath = "/services/" + serviceName;
9.             if (curatorFramework.checkExists().forPath(servicePath) == null) {
10.                 curatorFramework.create().creatingParentsIfNeeded().withMode(CreateMode.PERSISTENT).forPath(servicePath);
11.             }
13.             String addressPath = servicePath + "/" + serviceAddress;
14.             curatorFramework.create().withMode(CreateMode.EPHEMERAL).forPath(addressPath);
15.         } catch (Exception e) {
16.             throw new RuntimeException("Failed to register service to ZooKeeper", e);
17.         }
18.     }
19. }

复制代码

最后，在应用启动的时候，调用ServiceRegistry的registerService方法将服务注册到ZooKeeper：

1. @SpringBootApplication
2. public class Application {
3.     @Autowired
4.     private ServiceRegistry serviceRegistry;
6.     public static void main(String[] args) {
7.         SpringApplication.run(Application.class, args);
8.     }
10.     @PostConstruct
11.     public void registerService() {
12.         String serviceName = "my-service";
13.         String serviceAddress = "localhost:8080";
14.         serviceRegistry.registerService(serviceName, serviceAddress);
15.     }
16. }

复制代码

这样，就实现了Spring Boot集成ZooKeeper，并将服务注册到ZooKeeper的功能。其他服务可以通过ZooKeeper来发现和调用该服务。
四、关键技能分析

• 暂时节点：ZooKeeper提供了暂时节点的特性，创建的节点在客户端断开连接之后会自动删除。通过创建暂时节点，可以实现锁的自动释放。
  
• 顺序节点：ZooKeeper提供了顺序节点的特性，创建的节点会自动带有一个全局唯一的序号。通过获取所有子节点并根据节点的顺序进行排序，可以实现对锁的竞争。
  
• 监听机制：ZooKeeper提供了监听机制，可以对某个节点进行监听，一旦该节点发生变化（如被删除），则可以触发相应的变乱。通过监听前一个节点，可以实现等候和唤醒机制。
  

通过上述关键技能的组合应用，可以实现基于ZooKeeper的分布式锁。
五、总结

ZooKeeper是一个分布式调和服务，提供了一种分布式锁的实现方式。通过暂时节点、顺序节点和监听机制等特性，可以使用ZooKeeper实现分布式锁。本文通过分析ZooKeeper分布式锁的实现原理，并给出了一个实战代码示例，希望对读者理解ZooKeeper分布式锁的关键技能有所帮助。

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