Java面试题：如何用Zookeeper实现分布式锁？

Java面试题

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Zookeeper是一个分布式协调服务，可以用来实现分布式锁的功能。

分布式锁是一种控制多个分布式系统之间同步访问共享资源的机制。

Zookeeper实现分布式锁的原理如下：

首先，需要在 Zookeeper 中创建一个持久节点作为锁的根节点，例如 /lock。

然后，每个需要获取锁的客户端都在 /lock 节点下创建一个临时顺序节点，例如 /lock/seq-0000000001。这样可以利用 Zookeeper 的节点唯一性和顺序性特性。

接着，每个客户端都获取 /lock 节点下的所有子节点，并按照序号排序，判断自己创建的节点是否是最小的。如果是，说明获取到了锁，可以执行相关操作。

如果不是最小的，说明没有获取到锁，需要等待。此时，客户端可以监听自己前一个节点的变化（例如删除），一旦监听到事件发生，就重新判断自己是否是最小的节点。

最后，当客户端执行完操作后，需要释放锁，即删除自己创建的临时顺序节点。这样，后面等待的客户端就可以收到通知，继续尝试获取锁。

以上就是 Zookeeper 实现分布式锁的基本原理。

实现方式：

实际开发过程中，可以 curator 工具包封装的API帮助我们实现分布式锁。

<dependency>
  <groupId>org.apache.curator</groupId>
  <artifactId>curator-recipes</artifactId>
</dependency>

1、客户端想要获取锁，就在 Zookeeper 上创建一个临时的、有序的节点，这个节点相当于一把锁。

2、客户端查看 Zookeeper 上所有的节点，按照顺序排列，看看自己创建的节点是不是最小的。

3、判断是否获得锁，如果是读操作，只要自己前面没有写操作的节点，就可以获取锁，然后开始执行读逻辑。如果是写操作，只有自己是最小的节点，才可以获取锁，然后开始执行写逻辑。

4、如果没有获取到锁，就要等待。如果是读操作，就监听自己前面最近的一个写操作的节点。如果是写操作，就监听自己前面最近的一个节点。一旦监听到这个节点被删除了，就重新判断是否可以获取锁。

Curator 的几种锁方案 ：

1、InterProcessMutex：分布式可重入排它锁
2、InterProcessSemaphoreMutex：分布式排它锁
3、InterProcessReadWriteLock：分布式读写锁
下面例子模拟 50 个线程使用重入排它锁 InterProcessMutex 同时争抢锁：

实例:

public class InterprocessLock {
    public static void main(String[] args)  {
        CuratorFramework zkClient = getZkClient();
        String lockPath = "/lock";
//通过InterProcessMutex创建分布式锁        InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(zkClient, lockPath);
        //模拟50个线程抢锁
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            new Thread(new TestThread(i, lock)).start();
        }
    }
    static class TestThread implements Runnable {
        private Integer threadFlag;
        private InterProcessMutex lock;
        public TestThread(Integer threadFlag, InterProcessMutex lock) {
            this.threadFlag = threadFlag;
            this.lock = lock;
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                lock.acquire();
                System.out.println("第"+threadFlag+"线程获取到了锁");
                //等到1秒后释放锁
                Thread.sleep(1000);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                try {
                    lock.release();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    private static CuratorFramework getZkClient() {
        String zkServerAddress = "127.0.0.1:2181";
        ExponentialBackoffRetry retryPolicy = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3, 5000);
        CuratorFramework zkClient = CuratorFrameworkFactory.builder()
                .connectString(zkServerAddress)
                .sessionTimeoutMs(5000)
                .connectionTimeoutMs(5000)
                .retryPolicy(retryPolicy)
                .build();
        zkClient.start();
        return zkClient;
    }
}

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