ZooKeeper 分布式共享锁的实现

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笔记中提供了大量的代码示例，需要说明的是，大部分代码示例都是本人所敲代码并进行测试，不足之处，请大家指正~

本博客中所有言论仅代表博主本人观点，若有疑惑或者需要本系列分享中的资料工具，敬请联系 qingqing_crawl@163.com

GitHub：https://github.com/QingqingQi

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前言：ZooKeeper 是提供少量数据存储和管理的分布式协调服务。适合存储状态管理信息，可以进行数据的读写，同步，提供对数据节点的监听功能。利用 ZooKeeper 可以实现很多功能，比如：Hadoop2.0,使用 Zookeeper 的事件处理确保整个集群只有一个活跃的 NameNode,存储配置信息等；可以利用 ZooKeeper 感知集群中哪台主机宕机或者下线等等。今天介绍另一个常用的功能，利用 Zookeeper 实现分布式共享锁。

一、简要介绍

利用 Zookeeper 实现分布式共享锁，可以做到一次只有指定个数的客户端访问服务器的某些资源。

二、实现步骤

利用 Zookeeper 实现分布式共享锁的步骤大致可以分为以下几步：

1. 客户端上线即向 Zookeeper 注册，创建一把锁

2. 判断是否只有一个客户端工作，若只有一个客户端工作，此客户端可以处理业务

3. 获取父节点下注册的所有锁，通过判断自己是否是号码最小的那一把锁，若是则可以处理业务，否则等待

值的注意的是，在某一客户端获取到锁处理完业务后，必须释放锁

三、实现代码

1. 新建一个 DistributedLock 类

private ZooKeeper zkClient = null;
    
    //连接字符串
    private static final String connectString = "zookeeper01:2181,zookeeper02:2181,zookeeper03:2181";
    
    //超时时间
    private static final int sessionTimeout = 2000;
    
    //父节点
    private static final String parentNode = "/locks";
    
    //记录自己创建子节点的路径
    private volatile String thisPath;
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.获取 ZooKeeper 的客户端连接
        DistributedLock distLock = new DistributedLock();
        distLock.getZKClient();
        
        //2.注册一把锁
        distLock.regiestLock();
        
        //3.监听父节点，判断是否只有自己在线
        distLock.watchParent();
 }

2. main 方法中定义了三个方法

1）getZKClient():用来获取 Zookeeper 客户端的连接

其中 process 方法是当监听节点发生变化时调用，其中获取定义的父节点的所有子节点，然后判断当前节点是否是最小节点，若是则进行业务逻辑处理阶段，并重新注册一把新的锁

//获取 zk 客户端
    public void getZKClient() throws Exception {
        zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() {
            
            @Override
            public void process(WatchedEvent event) {
                //判断事件类型，只处理子节点变化事件
                if(event.getType() == EventType.NodeChildrenChanged && event.getPath().equals(parentNode)) {
                    try {
                        List<String> childrens = zkClient.getChildren(parentNode, true);
                        //判断自己是否是最小的
                        String thisNode = thisPath.substring((parentNode + "/").length());
                        Collections.sort(childrens);
                        if(childrens.indexOf(thisNode) == 0){
                            //处理业务逻辑
                            dosomething();
                            //重新注册一把新的锁
                            thisPath = zkClient.create(parentNode + "/lock", null, Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
}

2）main 中的第二个方法是 rediestLock()

调用 Zookeeper 客户端的 create() 方法，建立一个新的节点

//注册一把锁
    public void regiestLock() throws Exception {
        thisPath = zkClient.create(parentNode + "/lock", null, Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
    }

3）第三个是 watchParent() 方法

在此方法中判断是否只有一个节点在线，若只有自己一个节点，则调用业务处理的方法

//监听父节点，判断是否只有自己在线
    public void watchParent() throws Exception {
        List<String> childrens = zkClient.getChildren(parentNode, true);
        if (childrens != null && childrens.size() == 1) {
            //只有自己在线，处理业务逻辑(处理完业务逻辑，必须删释放锁)
            dosomething();
        } else {
            //不是只有自己在线，说明别人已经获取到锁，等待
            Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
        }
    }

4）最后一个是自定义的业务逻辑方法

需要注意的是，当处理完业务逻辑后，必须释放锁

//业务逻辑方法，注意：需要在最后释放锁
    public void dosomething() throws Exception {
        System.out.println("或得到锁:" + thisPath);
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("释放锁:" + thisPath);
            zkClient.delete(thisPath, -1);
        }
    }

3. 最后贴一下全部代码

package com.software.bigdata.zkdistlock;

import java.util.Collections;
import java.util.List;

import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.EventType;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;

/**
 * @Description: 分布式共享锁
 * 
 * @author Crawl
 * @date 2018年1月25日 下午5:02:42
 */
public class DistributedLock {
    
    private ZooKeeper zkClient = null;
    
    //连接字符串
    private static final String connectString = "zookeeper01:2181,zookeeper02:2181,zookeeper03:2181";
    
    //超时时间
    private static final int sessionTimeout = 2000;
    
    //父节点
    private static final String parentNode = "/locks";
    
    //记录自己创建子节点的路径
    private volatile String thisPath;
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.获取 ZooKeeper 的客户端连接
        DistributedLock distLock = new DistributedLock();
        distLock.getZKClient();
        
        //2.注册一把锁
        distLock.regiestLock();
        
        //3.监听父节点，判断是否只有自己在线
        distLock.watchParent();
    }
    
    //业务逻辑方法，注意：需要在最后释放锁
    public void dosomething() throws Exception {
        System.out.println("或得到锁:" + thisPath);
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("释放锁:" + thisPath);
            zkClient.delete(thisPath, -1);
        }
    }
    
    //监听父节点，判断是否只有自己在线
    public void watchParent() throws Exception {
        List<String> childrens = zkClient.getChildren(parentNode, true);
        if (childrens != null && childrens.size() == 1) {
            //只有自己在线，处理业务逻辑(处理完业务逻辑，必须删释放锁)
            dosomething();
        } else {
            //不是只有自己在线，说明别人已经获取到锁，等待
            Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
        }
    }
    
    //注册一把锁
    public void regiestLock() throws Exception {
        thisPath = zkClient.create(parentNode + "/lock", null, Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
    }
    
    //获取 zk 客户端
    public void getZKClient() throws Exception {
        zkClient = new ZooKeeper(connectString, sessionTimeout, new Watcher() {
            
            @Override
            public void process(WatchedEvent event) {
                //判断事件类型，只处理子节点变化事件
                if(event.getType() == EventType.NodeChildrenChanged && event.getPath().equals(parentNode)) {
                    try {
                        List<String> childrens = zkClient.getChildren(parentNode, true);
                        //判断自己是否是最小的
                        String thisNode = thisPath.substring((parentNode + "/").length());
                        Collections.sort(childrens);
                        if(childrens.indexOf(thisNode) == 0){
                            //处理业务逻辑
                            dosomething();
                            //重新注册一把新的锁
                            thisPath = zkClient.create(parentNode + "/lock", null, Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
    }

}