ZooKeeper分布式锁

ZooKeeper是一个开源的分布式协调服务，它主要用于维护配置信息、提供分布式同步、命名服务等。ZooKeeper的数据模型类似于文件系统，它的数据结构中的每个数据节点称为znode，可以用它来实现分布式锁。

ZooKeeper分布式锁的原理：

ZooKeeper分布式锁的工作原理是：

1. 锁的节点：在ZooKeeper中，锁可以表示为一个持久的znode，例如/locks/my_lock。
2. 锁的获取：当一个客户端想要获取锁时，它在锁的znode下创建一个顺序的临时子节点，比如/locks/my_lock/lock_00000001。
3. 锁的排序：客户端获取/locks/my_lock/下所有子节点，并对这些节点名称进行排序。
4. 锁的检查：客户端检查自己创建的子节点在排序列表中的位置，如果这个节点是列表中的第一个，那么客户端就获取了锁。
5. 锁的等待：如果没有获得锁，客户端就监听它前面的那个节点的删除事件。
6. 锁的释放：当持有锁的客户端完成它的工作后，它会删除自己创建的那个子节点，释放锁。删除事件被监听该节点的客户端接收到，此时这个客户端将尝试重新获取锁。

Java代码演示：

以下是使用Apache Curator客户端（ZooKeeper的Java客户端之一）实现分布式锁的示例：

import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;

public class ZooKeeperDistributedLockExample {
    private static final String LOCK_PATH = "/locks/my_lock";
    private static final String ZK_ADDRESS = "127.0.0.1:2181";

    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建ZooKeeper客户端
        CuratorFramework client = CuratorFrameworkFactory.newClient(ZK_ADDRESS, new ExponentialBackoffRetry(1000, 3));
        client.start();

        // 2. 创建分布式锁，即一个InterProcessMutex实例
        InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, LOCK_PATH);

        try {
            // 3. 尝试获取锁
            if (lock.acquire(100, TimeUnit.SECONDS)) {
                try {
                    // 4. 执行业务逻辑
                    System.out.println("Lock acquired, handling business logic.");
                    // ...
                } finally {
                    // 5. 释放锁
                    lock.release();
                    System.out.println("Lock released.");
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 6. 关闭客户端
            client.close();
        }
    }
}

在这个例子中，InterProcessMutex类是Curator提供的一个分布式锁的实现。我们创建了一个CuratorFramework实例来连接ZooKeeper服务器，然后用它来实现分布式锁的逻辑。

源码解析：

在Curator库中，InterProcessMutex类是通过在ZooKeeper中创建节点来实现锁的。这个类使用了ZooKeeper的临时顺序节点来保证锁的互斥性。

InterProcessMutex类的关键源码部分：

• 构造函数：在构造函数中，会指定用于加锁的znode路径。
• lock方法：尝试在指定的路径下创建临时顺序节点。
• acquire方法：尝试获取锁，并且可以设置超时时间。
• release方法：释放锁，删除相应的临时顺序节点。

由于源码非常复杂，这里不适合展开全部详细源码，但关键的逻辑在于使用ZooKeeper的原生API来处理临时节点和监听器。

注意事项：

• 确保在使用锁的过程中处理好异常情况，特别是在业务逻辑执行完毕后释放锁。
• ZooKeeper客户端需要维持一个持续的连接，注意管理客户端的生命周期。
• 在实际的生产环境中，需要处理ZooKeeper集群的高可用和故障转移。
• 使用ZooKeeper作为锁服务时，可能会对ZooKeeper的性能产生影响，特别是在锁竞争激烈时。因此，在设计系统时要考虑是否真的需要强一致性的锁。

Curator库提供了一系列简化ZooKeeper使用的高级抽象，能够让开发者更简单地实现分布式锁等功能。在使用ZooKeeper实现分布式锁时，需要特别注意锁的正确使用和异常处理，以避免死锁和资源泄漏的问题。