微服务-分布式锁（三）-Zookeeper方案

2021-07-25 10:32:57 阅读：244 来源： 互联网

标签：方案 acquire Zookeeper Assert lock1 lock2 org import 分布式

Apache-Curator

在这里插入图片描述

如上借助于临时顺序节点，可以避免同时多个节点的并发竞争锁，缓解了服务端压力。这种实现方式所有加锁请求都进行排队加锁，是公平锁的具体实现。Apache-Curator中提供的常见锁有如下：

InterProcessMutex：就是公平锁的实现。可重入、独占锁
InterProcessSemaphoreMutex：不可重入、独占锁
InterProcessReadWriteLock：读写锁
InterProcessSemaphoreV2：共享信号量
InterProcessMultiLock：多重共享锁（将多个锁作为单个实体管理的容器）

使用案例

import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessLock;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMultiLock;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessReadWriteLock;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessSemaphoreMutex;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessSemaphoreV2;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.Lease;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.apache.curator.utils.CloseableUtils;
import org.junit.After;
import org.junit.Assert;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

public class DistributedLockDemo {

	// ZooKeeper 锁节点路径, 分布式锁的相关操作都是在这个节点上进行
	private final String lockPath = "/distributed-lock";
	// ZooKeeper 服务地址, 单机格式为:(127.0.0.1:2181),
	// 集群格式为:(127.0.0.1:2181,127.0.0.1:2182,127.0.0.1:2183)
	private String connectString="127.0.0.1:2181";
	// Curator 客户端重试策略
	private RetryPolicy retry;
	// Curator 客户端对象
	private CuratorFramework client1;
	// client2 用户模拟其他客户端
	private CuratorFramework client2;

	// 初始化资源
	@Before
	public void init() throws Exception {
		// 重试策略
		// 初始休眠时间为 1000ms, 最大重试次数为 3
		retry = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3);
		// 创建一个客户端, 60000(ms)为 session 超时时间, 15000(ms)为链接超时时间
		client1 = CuratorFrameworkFactory.newClient(connectString, 60000, 15000, retry);
		client2 = CuratorFrameworkFactory.newClient(connectString, 60000, 15000, retry);
		// 创建会话
		client1.start();
		client2.start();
	}

	// 释放资源
	@After
	public void close() {
		CloseableUtils.closeQuietly(client1);
	}

	/**
	 * InterProcessMutex：可重入、独占锁
	 */
	@Test
	public void sharedReentrantLock() throws Exception {
		// 创建可重入锁
		InterProcessMutex lock1 = new InterProcessMutex(client1, lockPath);
		// lock2 用于模拟其他客户端
		InterProcessMutex lock2 = new InterProcessMutex(client2, lockPath);
		
		// lock1 获取锁
		lock1.acquire();
		try {
			// lock1 第2次获取锁
			lock1.acquire();
			try {
				// lock2 超时获取锁, 因为锁已经被 lock1 客户端占用, 所以lock2获取锁失败, 需要等 lock1 释放
				Assert.assertFalse(lock2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
			} finally {
				lock1.release();
			}
		} finally {
			// 重入锁获取与释放需要一一对应, 如果获取 2 次, 释放 1 次, 那么该锁依然是被占用, 
			// 如果将下面这行代码注释, 那么会发现下面的 lock2
			// 获取锁失败
			lock1.release();
		}
		
		// 在 lock1 释放后, lock2 能够获取锁
		Assert.assertTrue(lock2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		lock2.release();
	}
	
	/**
	 * InterProcessSemaphoreMutex： 不可重入、独占锁
	 */
	@Test
	public void sharedLock() throws Exception {
		InterProcessSemaphoreMutex lock1 = new InterProcessSemaphoreMutex(client1, lockPath);
		// lock2 用于模拟其他客户端
		InterProcessSemaphoreMutex lock2 = new InterProcessSemaphoreMutex(client2, lockPath);

		// 获取锁对象
		lock1.acquire();

		// 测试是否可以重入
		// 因为锁已经被获取, 所以返回 false
		Assert.assertFalse(lock1.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));// lock1 返回是false
		Assert.assertFalse(lock2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));// lock2 返回是false

		// lock1 释放锁
		lock1.release();

		// lock2 尝试获取锁成功, 因为锁已经被释放
		Assert.assertTrue(lock2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));// 返回是true
		lock2.release();
		System.out.println("测试结束");
	}

	/**
	 * InterProcessReadWriteLock：读写锁.
	 * 特点：读写锁、可重入
	 */
	@Test
	public void sharedReentrantReadWriteLock() throws Exception {
		// 创建读写锁对象, Curator 以公平锁的方式进行实现
		InterProcessReadWriteLock lock1 = new InterProcessReadWriteLock(client1, lockPath);
		// lock2 用于模拟其他客户端
		InterProcessReadWriteLock lock2 = new InterProcessReadWriteLock(client2, lockPath);
		
		// 使用 lock1 模拟读操作
		// 使用 lock2 模拟写操作
		// 获取读锁(使用 InterProcessMutex 实现, 所以是可以重入的)
		final InterProcessLock readLock = lock1.readLock();
		// 获取写锁(使用 InterProcessMutex 实现, 所以是可以重入的)
		final InterProcessLock writeLock = lock2.writeLock();

		/**
		 * 读写锁测试对象
		 */
		class ReadWriteLockTest {
			// 测试数据变更字段
			private Integer testData = 0;
			private Set<Thread> threadSet = new HashSet<>();

			// 写入数据
			private void write() throws Exception {
				writeLock.acquire();
				try {
					Thread.sleep(10);
					testData++;
					System.out.println("写入数据 \t" + testData);
				} finally {
					writeLock.release();
				}
			}

			// 读取数据
			private void read() throws Exception {
				readLock.acquire();
				try {
					Thread.sleep(10);
					System.out.println("读取数据 \t" + testData);
				} finally {
					readLock.release();
				}
			}

			// 等待线程结束, 防止 test 方法调用完成后, 当前线程直接退出, 导致控制台无法输出信息
			public void waitThread() throws InterruptedException {
				for (Thread thread : threadSet) {
					thread.join();
				}
			}

			// 创建线程方法
			private void createThread(final int type) {
				Thread thread = new Thread(new Runnable() {
					@Override
					public void run() {
						try {
							if (type == 1) {
								write();
							} else {
								read();
							}
						} catch (Exception e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
				});
				threadSet.add(thread);
				thread.start();
			}

			// 测试方法
			public void test() {
				for (int i = 0; i < 5; i++) {
					createThread(1);
				}
				for (int i = 0; i < 5; i++) {
					createThread(2);
				}
			}
		}

		ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
		readWriteLockTest.test();
		readWriteLockTest.waitThread();
	}

	/**
	 * InterProcessSemaphoreV2 共享信号量
	 */
	@Test
	public void semaphore() throws Exception {
		// 创建一个信号量, Curator 以公平锁的方式进行实现
		InterProcessSemaphoreV2 semaphore1 = new InterProcessSemaphoreV2(client1, lockPath, 6);
		// semaphore2 用于模拟其他客户端
		InterProcessSemaphoreV2 semaphore2 = new InterProcessSemaphoreV2(client2, lockPath, 6);

		// 获取一个许可
		Lease lease1 = semaphore1.acquire();
		Assert.assertNotNull(lease1);
		// semaphore.getParticipantNodes() 会返回当前参与信号量的节点列表, 俩个客户端所获取的信息相同
		Assert.assertEquals(semaphore1.getParticipantNodes(), semaphore2.getParticipantNodes());

		// 超时获取一个许可
		Lease lease2 = semaphore2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS);
		Assert.assertNotNull(lease2);
		Assert.assertEquals(semaphore1.getParticipantNodes(), semaphore2.getParticipantNodes());

		// 获取多个许可, 参数为许可数量
		Collection<Lease> leases = semaphore1.acquire(2);
		Assert.assertTrue(leases.size() == 2);
		Assert.assertEquals(semaphore1.getParticipantNodes(), semaphore2.getParticipantNodes());

		// 超时获取多个许可, 第一个参数为许可数量
		Collection<Lease> leases2 = semaphore2.acquire(2, 2, TimeUnit.SECONDS);
		Assert.assertTrue(leases2.size() == 2);
		Assert.assertEquals(semaphore1.getParticipantNodes(), semaphore2.getParticipantNodes());

		// 目前 semaphore 已经获取 3 个许可, semaphore2 也获取 3 个许可, 加起来为 6 个, 所以他们无法再进行许可获取
		Assert.assertNull(semaphore1.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		Assert.assertNull(semaphore2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));

		// 释放一个许可
		semaphore1.returnLease(lease1);
		semaphore2.returnLease(lease2);
		// 释放多个许可
		semaphore1.returnAll(leases);
		semaphore2.returnAll(leases2);
	}

	/**
	 * InterProcessMutex ：可重入、独占锁
	 * InterProcessSemaphoreMutex ： 不可重入、独占锁
	 * InterProcessMultiLock： 多重共享锁（将多个锁作为单个实体管理的容器）
	 */
	@Test
	public void multiLock() throws Exception {
		InterProcessMutex mutex = new InterProcessMutex(client1, lockPath);
		InterProcessSemaphoreMutex semaphoreMutex = new InterProcessSemaphoreMutex(client2, lockPath);
		//将上面的两种锁入到其中
		InterProcessMultiLock multiLock = new InterProcessMultiLock(Arrays.asList(mutex, semaphoreMutex));
		// 获取参数集合中的所有锁
		multiLock.acquire();
		// 因为存在一个不可重入锁, 所以整个 multiLock 不可重入
		Assert.assertFalse(multiLock.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		// mutex 是可重入锁, 所以可以继续获取锁
		Assert.assertTrue(mutex.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		// semaphoreMutex  是不可重入锁, 所以获取锁失败
		Assert.assertFalse(semaphoreMutex.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		// 释放参数集合中的所有锁
		multiLock.release();
		// interProcessLock2 中的锁已经释放, 所以可以获取
		Assert.assertTrue(semaphoreMutex.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
	}
}

更多JAVA、高并发、微服务、架构、解决方案、中间件的总结在：https://github.com/yu120/lemon-guide

标签：方案,acquire,Zookeeper,Assert,lock1,lock2,org,import,分布式
来源： https://www.cnblogs.com/yu120/p/15057180.html

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

ICode9

微服务-分布式锁（三）-Zookeeper方案

Apache-Curator

使用案例