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zookeeper来完成分布式锁的功能

 
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zookeeper来完成分布式锁的功能,其实本质上是与主从切换的实现代码是非常类似的,但是功能上强调的重点不一样。

至于,为什么需要分布式锁(公平锁)?为什么不使用JAVA 自带的锁的应用?

1,为什么需要分布式锁? 因为在分布式环境下,可能会出现一些事务,这时候我们除了可以在存储层的数据库进行控制,也可以在应用层控制,举个例子来讲,中国的飞机路线,我们都知道任何时候,都只能由一架飞机通过,而这个控制这个由谁通过,什么时候通过,是由一个信号控制台来决定的,分布式的环境下由于节点分散在各个地方,各个区域,所以控制起来比较麻烦,这时候我们就可以使用zookeeper来轻松的完成,分布式锁的功能。

2,为什么不使用JAVA自带的锁?JAVA JDK提供了公平锁,与非公平锁,但这种实现是基于同一个JVM来说的,如果同一台机器上,不同的JVM,则可以使用文件锁,来实现,但是这些并不是分布式的模式,虽然可以通过RMI的方式来实现,但比较繁琐。

 

 

使用zookeeper来完成分布式锁的步骤如下:

序号 内容 1 创建一个持久znode 2 多个程序并发的去zk服务上,创建一个短暂有时序性的节点路径。 3 各个节点监听,比它小的里面,最大的节点的动态。 4 如果发现,比它小的里面,最大的节点发生锁释放或退出,就自动接替为独占锁 5 没发生改变的节点,继续重复步骤,2,3,4



拓扑图如下所示:



注意上图中的master指的就是,获取锁的实例,这其实跟集群环境里只能有一个master的道理一样。

代码如下:


Java代码 复制代码 收藏代码
  1. package com.test;  
  2.   
  3. import java.nio.charset.Charset;  
  4. import java.nio.charset.StandardCharsets;  
  5. import java.text.SimpleDateFormat;  
  6. import java.util.Collections;  
  7. import java.util.Date;  
  8. import java.util.List;  
  9. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  10.   
  11. import org.apache.zookeeper.CreateMode;  
  12. import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;  
  13. import org.apache.zookeeper.Watcher;  
  14. import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;  
  15. import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;  
  16. import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;  
  17. import org.apache.zookeeper.data.Stat;  
  18. /*** 
  19.  * 基于zookeeper实现的 
  20.  * 分布式公平锁 
  21.  *  
  22.  * @author qin dong liang  
  23.  * QQ技术群交流:324714439 
  24.  *  
  25.  * */  
  26. public class Lock1  implements Watcher {  
  27.       
  28.       
  29.     /** 
  30.      * ZK实例 
  31.      * */  
  32.     private ZooKeeper zk;  
  33.       
  34.     /**原子计数锁,防止在zk没有连上前,执行CURD操作*/  
  35.     private CountDownLatch down=new CountDownLatch(1);  
  36.       
  37.     public Lock1() {  
  38.         // TODO Auto-generated constructor stub  
  39.     }  
  40.       
  41.       
  42.       
  43.     public Lock1(String host)throws Exception {  
  44.          this.zk=new ZooKeeper(host, 5000   , new Watcher() {  
  45.               
  46.             @Override  
  47.             public void process(WatchedEvent event) {  
  48.                 // TODO Auto-generated method stub  
  49.                 /**链接上zk服务,岂可取消阻塞计数**/  
  50.                 if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){  
  51.                     down.countDown();  
  52.                 }  
  53.                   
  54.             }  
  55.         });  
  56.     }  
  57.     /** 
  58.      * 字符编码 
  59.      *  
  60.      * **/  
  61.      private static final Charset CHARSET=StandardCharsets.UTF_8;  
  62.     /*** 
  63.      *  
  64.      * 此方法是写入数据 
  65.      * 如果不存在此节点 
  66.      * 就会新建,已存在就是 
  67.      * 更新 
  68.      *  
  69.      * **/  
  70.         public void write(String path,String value)throws Exception{  
  71.               
  72.             Stat stat=zk.exists(path, false);  
  73.             if(stat==null){  
  74.                 zk.create(path, value.getBytes(CHARSET), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);  
  75.             }else{  
  76.                 zk.setData(path, value.getBytes(CHARSET), -1);  
  77.             }  
  78.               
  79.         }  
  80.           
  81.           
  82.         /** 
  83.          *  
  84.          * 切换锁 
  85.          *  
  86.          * **/  
  87.          public void check()throws Exception{  
  88.              List<String> list=zk.getChildren("/a"null);  
  89.               Collections.sort(list);//排序使得节点有次序  
  90.               if(list.isEmpty()){  
  91.                   System.out.println("此父路径下面没有节点,分布式锁任务完成或还没启动!");  
  92.               }else{  
  93.                     
  94.                   String start=list.get(0);//获取第一个节点  
  95.                     
  96.                   String data=new String(zk.getData("/a/"+start, false,null));  
  97.                   if(data.equals("a")){//等于本身就启动作为Master  
  98.                         
  99.                       if(list.size()==1){  
  100.                           startMaster();//作为Master启动  
  101.                           }else{  
  102.                               automicSwitch();//对于非第一个启动的节点,会调用此方法,因为他的第一个挂了  
  103.                               //或释放锁了,所以它是抢占的  
  104.                           }  
  105.                   }else{  
  106.                       //非当前节点,就打印当前节点,监控的节点  
  107.                       for(int i=0;i<list.size();i++){  
  108.                           //获取那个节点存的此客户端的模拟IP  
  109.                           String temp=new String(zk.getData("/a/"+list.get(i), falsenull));  
  110.                           if(temp.equals("a")){  
  111.                               //因为前面作为首位判断,所以这个出现的位置不可能是首位  
  112.                               //需要监听小节点里面的最大的一个节点  
  113.                               String watchPath=list.get(i-1);  
  114.                               System.out.println("Lock1监听的是:  "+watchPath);  
  115.                                 
  116.                               zk.exists("/a/"+watchPath, this);//监听此节点的详细情况,如果发生节点注销事件  
  117.                               //则会触发自身的process方法  
  118.                               break;//结束循环  
  119.                           }  
  120.                             
  121.                       }  
  122.                         
  123.                   }  
  124.                     
  125.                     
  126.               }  
  127.                
  128.          }  
  129.           
  130.           
  131.   
  132.     @Override  
  133.     public void process(WatchedEvent event) {  
  134.         // TODO Auto-generated method stub  
  135.            
  136.         if(event.getType()==Event.EventType.NodeDeleted){  
  137.               
  138.             //如果发现,监听的节点,挂掉了,那么就重新,进行监听   
  139.             try{  
  140.            System.out.println("注意有锁退出或释放,公平锁开始抢占........");  
  141.             check();  
  142.             }catch(Exception e){  
  143.                 e.printStackTrace();  
  144.                   
  145.             }  
  146.         }  
  147.     }  
  148.     /** 
  149.      *  
  150.      * 读取数据,给定一个路径和 
  151.      * 监听事件 
  152.      *  
  153.      * ***/  
  154.      public String read(String path,Watcher watch)throws Exception{  
  155.            
  156.          byte[] data=zk.getData(path, watch, null);  
  157.            
  158.            
  159.          return new String(data,CHARSET);  
  160.      }  
  161.        
  162.      SimpleDateFormat f=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
  163.   
  164.        
  165.       /** 
  166.        * 关闭zk连接 
  167.        *  
  168.        * **/  
  169.      public void close()throws Exception{  
  170.          zk.close();  
  171.      }  
  172.        
  173.        
  174.        
  175.      /** 
  176.       * 释放锁 
  177.       * @throws Exception 
  178.       */  
  179.      public void automicSwitch()throws Exception{  
  180.            
  181.         // System.out.println("有节点释放锁,Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));  
  182.          System.out.println("Lock1的上级锁节点退出或释放锁了,Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));  
  183.      }  
  184.        
  185.      /** 
  186.       * 创建一个持久node, 
  187.       *  
  188.       * **/  
  189.      public void createPersist()throws Exception{  
  190.            
  191.          zk.create("/a""主节点".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE  , CreateMode.PERSISTENT);  
  192.            
  193.          System.out.println("创建主节点成功........");  
  194.            
  195.            
  196.      }  
  197.        
  198.      /*** 
  199.       * 创建锁node,注意是抢占 的 
  200.       *  
  201.       *  
  202.       * */  
  203.      public void createTemp()throws Exception{  
  204.            
  205.          zk.create("/a/b""a".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);  
  206.            
  207.       System.out.println("Lock1注册锁成功,进入公平队列...........");      
  208.            
  209.      }  
  210.        
  211.     public static void main(String[] args)throws Exception {  
  212.               
  213.             //Slave s=new Slave("192.168.120.128:2181");  
  214.             Lock1 lock=new Lock1("192.168.120.128:2181");  
  215.             //  lock.createPersist();//创建主节点  
  216.              lock.createTemp();//注册临时有序节点  
  217.              lock.check();  
  218.               Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);  
  219.              //lock.close();  
  220.               
  221.     }  
  222.        
  223.      /*** 
  224.       * 获取锁成功 
  225.       *  
  226.       * */  
  227.      public void startMaster(){  
  228.            
  229.          System.out.println("Lock1节点获取锁了,其他节点等待........");  
  230.      }  
  231.        
  232. }  
package com.test;

import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Collections;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
/***
 * 基于zookeeper实现的
 * 分布式公平锁
 * 
 * @author qin dong liang 
 * QQ技术群交流:324714439
 * 
 * */
public class Lock1  implements Watcher {
	
	
	/**
	 * ZK实例
	 * */
	private ZooKeeper zk;
	
	/**原子计数锁,防止在zk没有连上前,执行CURD操作*/
	private CountDownLatch down=new CountDownLatch(1);
	
	public Lock1() {
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}
	
	
	
	public Lock1(String host)throws Exception {
		 this.zk=new ZooKeeper(host, 5000	, new Watcher() {
			
			@Override
			public void process(WatchedEvent event) {
				// TODO Auto-generated method stub
				/**链接上zk服务,岂可取消阻塞计数**/
				if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){
					down.countDown();
				}
				
			}
		});
	}
	/**
	 * 字符编码
	 * 
	 * **/
	 private static final Charset CHARSET=StandardCharsets.UTF_8;
	/***
	 * 
	 * 此方法是写入数据
	 * 如果不存在此节点
	 * 就会新建,已存在就是
	 * 更新
	 * 
	 * **/
		public void write(String path,String value)throws Exception{
			
			Stat stat=zk.exists(path, false);
			if(stat==null){
				zk.create(path, value.getBytes(CHARSET), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
			}else{
				zk.setData(path, value.getBytes(CHARSET), -1);
			}
			
		}
		
		
		/**
		 * 
		 * 切换锁
		 * 
		 * **/
		 public void check()throws Exception{
			 List<String> list=zk.getChildren("/a", null);
			  Collections.sort(list);//排序使得节点有次序
			  if(list.isEmpty()){
				  System.out.println("此父路径下面没有节点,分布式锁任务完成或还没启动!");
			  }else{
				  
				  String start=list.get(0);//获取第一个节点
				  
				  String data=new String(zk.getData("/a/"+start, false,null));
				  if(data.equals("a")){//等于本身就启动作为Master
					  
					  if(list.size()==1){
						  startMaster();//作为Master启动
						  }else{
							  automicSwitch();//对于非第一个启动的节点,会调用此方法,因为他的第一个挂了
							  //或释放锁了,所以它是抢占的
						  }
				  }else{
					  //非当前节点,就打印当前节点,监控的节点
					  for(int i=0;i<list.size();i++){
						  //获取那个节点存的此客户端的模拟IP
						  String temp=new String(zk.getData("/a/"+list.get(i), false, null));
						  if(temp.equals("a")){
							  //因为前面作为首位判断,所以这个出现的位置不可能是首位
							  //需要监听小节点里面的最大的一个节点
							  String watchPath=list.get(i-1);
							  System.out.println("Lock1监听的是:  "+watchPath);
							  
							  zk.exists("/a/"+watchPath, this);//监听此节点的详细情况,如果发生节点注销事件
							  //则会触发自身的process方法
							  break;//结束循环
						  }
						  
					  }
					  
				  }
				  
				  
			  }
			 
		 }
		
		

	@Override
	public void process(WatchedEvent event) {
		// TODO Auto-generated method stub
		 
		if(event.getType()==Event.EventType.NodeDeleted){
			
			//如果发现,监听的节点,挂掉了,那么就重新,进行监听 
			try{
		   System.out.println("注意有锁退出或释放,公平锁开始抢占........");
			check();
			}catch(Exception e){
				e.printStackTrace();
				
			}
		}
	}
	/**
	 * 
	 * 读取数据,给定一个路径和
	 * 监听事件
	 * 
	 * ***/
	 public String read(String path,Watcher watch)throws Exception{
		 
		 byte[] data=zk.getData(path, watch, null);
		 
		 
		 return new String(data,CHARSET);
	 }
	 
	 SimpleDateFormat f=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

	 
	  /**
	   * 关闭zk连接
	   * 
	   * **/
	 public void close()throws Exception{
		 zk.close();
	 }
	 
	 
	 
	 /**
	  * 释放锁
	  * @throws Exception
	  */
	 public void automicSwitch()throws Exception{
		 
		// System.out.println("有节点释放锁,Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));
		 System.out.println("Lock1的上级锁节点退出或释放锁了,Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));
	 }
	 
	 /**
	  * 创建一个持久node,
	  * 
	  * **/
	 public void createPersist()throws Exception{
		 
		 zk.create("/a", "主节点".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE	, CreateMode.PERSISTENT);
		 
		 System.out.println("创建主节点成功........");
		 
		 
	 }
	 
	 /***
	  * 创建锁node,注意是抢占 的
	  * 
	  * 
	  * */
	 public void createTemp()throws Exception{
		 
		 zk.create("/a/b", "a".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
		 
	  System.out.println("Lock1注册锁成功,进入公平队列...........");	 
		 
	 }
	 
	public static void main(String[] args)throws Exception {
			
			//Slave s=new Slave("192.168.120.128:2181");
			Lock1 lock=new Lock1("192.168.120.128:2181");
		    //  lock.createPersist();//创建主节点
			 lock.createTemp();//注册临时有序节点
			 lock.check();
			  Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
			 //lock.close();
			
	}
	 
	 /***
	  * 获取锁成功
	  * 
	  * */
	 public void startMaster(){
		 
		 System.out.println("Lock1节点获取锁了,其他节点等待........");
	 }
	 
}



代码如上,所示,测试的时候,需要搭建一个3个节点的zookeeper集群,关于怎么搭建zookeeper集群,散仙前面的文章里有介绍,需要注意的是myid文件不要漏掉。

上面这个类,需要拷贝多份,并改变里面的节点的值,放在不同的eclipse中,进行模拟测试。

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    基于ZooKeeper实现分布式锁是通过创建临时有序节点来实现的。具体步骤包括: 1. **创建临时有序节点**:客户端尝试获取锁时,在指定的ZooKeeper节点下创建一个唯一的临时有序节点。 2. **判断是否获得锁**:检查...

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    这个系统被设计用于处理大规模分布式应用中的数据一致性问题,提供了一个高度可靠的命名服务、配置管理、分布式锁和组服务等基础功能。在分布式环境中,ZooKeeper扮演着至关重要的角色,帮助简化复杂系统的管理和...

    ZooKeeper分布式过程协同技术详解

    - **分布式锁**:通过特定的ZNode结构,实现共享锁服务。 - **队列服务**:FIFO(先进先出)的队列可以通过ZNode的顺序创建实现。 3. **ZooKeeper的架构** - **客户端-服务器模型**:每个客户端连接到一个或多个...

    ZooKeeper 分布式

    4. 分布式锁:提供读写锁服务,确保多线程或分布式环境下的资源互斥访问。 5. 路由服务:帮助客户端找到集群中的合适服务器,避免单点故障。 三、ZooKeeper的架构设计 1. 集群模式:由多个服务器组成,每个服务器...

    分布式锁演进过程.doc

    ZooKeeper提供了一种协调服务,能够很好地支持分布式锁功能。ZooKeeper的核心特性之一是其强大的一致性模型,通过ZAB协议(ZooKeeper Atomic Broadcast Protocol)实现了数据的一致性。 在使用ZooKeeper实现分布式...

    分布式锁和配置管理中心的实现,采用zookeeper的全局有序的特性来实现-distributeLock.zip

    本项目“分布式锁和配置管理中心的实现,采用zookeeper的全局有序的特性来实现”旨在提供一个基于Zookeeper的高效、可靠的分布式锁解决方案,并结合配置管理功能,确保系统在扩展性、一致性和高可用性方面的表现。...

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