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沐瑶 / LearningNotes

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陌溪 authored 2020-04-09 17:52 . add blog

分布式锁

集群环境下保证ID不重复

原来的Synchronized + Lock只能锁单机,也就是只能在一个JVM环境下

image-20200403221837957

而在分布式+集群的环境下,变成了N对N的关系,在并发的环境下,如果使用UUID或者自增ID,就可能出现ID重复的问题,因此在集群下的环境下,对JVM进行加锁,这就是分布式锁。

image-20200403222011539

在小厂的解决方案:也就是QPS < 2000的公司,有以下三种方案

  • mysql数据库的乐观锁实现
  • redis:redission
  • zookeeper:(服务治理 和 服务注册)

Zookeeper实现分布式锁

因为Zookeeper在创建节点的时候,需要保证节点的唯一性,也就是实现原理就是,每次一个线程获取到了锁,那就在Zookeeper上创建一个临时节点,但用完锁之后,在把这个节点删除掉

create /node v0410  # 创建一个持久节点
crate -e /node v0410 # 创建一个临时节点

对于单进程的并发场景,我们可以使用synchronized关键字和Reentrantlock等

对于 分布式场景,我们可以使用分布式锁。

创建锁

多个JVM服务器之间,同时在zookeeper上创建相同一个临时节点,因为临时节点路径是保证唯一,只要谁能创建节点成功,谁就能获取到锁。

没有创建成功节点,只能注册个监听器监听这个锁并进行等待,当释放锁的时候,采用事件通知给其它客户端重新获取锁的资源。

这时候客户端使用事件监听,如果该临时节点被删除的话,重新进入获取锁的步骤。

释放锁

Zookeeper使用直接关闭临时节点session会话连接,因为临时节点生命周期与session会话绑定在一块,如果session会话连接关闭,该临时节点也会被删除,这时候客户端使用事件监听,如果该临时节点被删除的话,重新进入到获取锁的步骤。

单机环境下的锁

假设我们现在有一个订单ID生成的工具类

/**
 * @author: 陌溪
 * @create: 2020-04-03-22:46
 */
public class OrderNumberCreateUtil {
    private static int num = 0;

    public String getOrderNumber() {
        return "\t 生成订单号:" + (++num);
    }

}

然后有一个OrderService服务类

/**
 * 订单业务逻辑
 *
 * @author: 陌溪
 * @create: 2020-04-03-22:47
 */
public class OrderService {
    private OrderNumberCreateUtil orderNumberCreateUtil = new OrderNumberCreateUtil();

    public String getOrderNumber() {
        return orderNumberCreateUtil.getOrderNumber();
    }
}

当我们客户端有50个线程进行访问获取订单号的时候

/**
 * 客户端
 *
 * @author: 陌溪
 * @create: 2020-04-03-22:48
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        OrderService orderService = new OrderService();

        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            new Thread(() -> {
                String str = orderService.getOrderNumber();
                System.out.println(str);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

我们能够发现。订单号1出现了两次,这就是我们在并发访问的时候,会出现问题

	 生成订单号:1
	 生成订单号:3
	 生成订单号:2
	 生成订单号:4
	 生成订单号:5
	 生成订单号:1
	 生成订单号:6
	 生成订单号:7
	 生成订单号:8
	 生成订单号:9
	 生成订单号:10
	 生成订单号:11
	 生成订单号:12
	 生成订单号:13
	 生成订单号:14
	 生成订单号:15
	 生成订单号:16
	 生成订单号:17
	 生成订单号:18
	 生成订单号:20
	 生成订单号:21
	 生成订单号:19
	 生成订单号:22
	 生成订单号:23
	 生成订单号:24
	 生成订单号:25
	 生成订单号:26
	 生成订单号:27
	 生成订单号:28
	 生成订单号:30
	 生成订单号:31
	 生成订单号:29
	 生成订单号:32
	 生成订单号:33
	 生成订单号:34
	 生成订单号:35
	 生成订单号:36
	 生成订单号:37
	 生成订单号:38
	 生成订单号:40
	 生成订单号:39
	 生成订单号:41
	 生成订单号:42
	 生成订单号:43
	 生成订单号:44
	 生成订单号:49
	 生成订单号:48
	 生成订单号:47
	 生成订单号:46
	 生成订单号:45

解决方案是,在Service下,加锁解决

    public String getOrderNumber() {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock();
        try {
            return orderNumberCreateUtil.getOrderNumber();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
       return null;
    }

分布式环境下的锁

模板模式

概念

在模板模式(Template Pattern)设计模式中,用一个抽象类公开定义了执行它的方法的方式、模板。它的子类可以按需要重写方法实现,但调用将以抽象类中定义的方式进行

意图:定义一个操作中的算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以不改变一个算法的结构,即可重定义该算法的某些特定步骤:

主要解决:一些方法通用,却在每个子类都重新写了这一方法

何时使用:在一些通用的方法

如何解决:将这些通用算法抽象出来

关键代码:在抽象父类中实现通用方法,其它步骤下放到子类中实现

应用实例

  • 西游记里面菩萨定义好了81难,不管是女儿国,或者蜘蛛精,只需要有81劫难,这就是一个顶层的逻辑骨架
  • spring中对Hibernate的支持,将一些定好的方法封装起来,比如开启事务,获取Session,关闭Session,程序要不需要重复写那些已经规范好的代码,直接丢一个实体就可以保存。

优缺点

  • 封装不变部分,扩展可变部分
  • 提取公共代码,便于维护
  • 行为由父类控制,子类实现
  • 缺点是:每一个不同的实现,都需要一个子类来实现,导致类的个数增加,使得系统变庞大

使用场景

  • 有很多子类共有的方法,且逻辑相同
  • 重要的、复杂的方法,可以考虑模板方法

代码

例如,我们首先定义一个zkLock的接口

/**
 * ZkLock
 *
 * @author: 陌溪
 * @create: 2020-04-03-23:05
 */
public interface ZkLock {

    public void zkLock();

    public void zkUnlock();
}

然后在抽象类中继承该接口,同时实现zkLock 和 zkUnLock的方法

/**
 * ZkLock抽象类
 * 这就是模板设计模式
 *
 * @author: 陌溪
 * @create: 2020-04-03-23:06
 */
public abstract class ZkAbstractTemplateLock implements ZkLock{

    @Override
    public void zkLock() {
        // 尝试获取锁
        if(tryLock()) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 占用锁成功");
        } else {
            // 等待锁
            waitZkLock();
            // 重新调用获取锁的方法
            zkLock();
        }
    }

    /**
     * 定义两个抽象方法,一个是尝试锁,一个是等待锁
     * @return
     */
    public abstract boolean tryLock();

    public abstract void waitZkLock();

    @Override
    public void zkUnlock() {

    }
}

同时我们在抽象类里,又定义了两个抽象方法,zkWaitLock() 和 tryLock

最后我们是具体的实现方法

/**
 * 分布式锁
 *
 * @author: 陌溪
 * @create: 2020-04-03-23:21
 */
public class ZkDistributedLock extends ZkAbstractTemplateLock{
    @Override
    public boolean tryLock() {
        // 判断节点是否存在,如果存在则返回false,否者返回true
        return false;
    }

    @Override
    public void waitZkLock() throws InterruptedException {
        // 等待锁的时候,需要加监控,查询这个lock是否释放

        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

        countDownLatch.await();

        // 解除监听
    }

然后我们通过ZkDistributedLock进行加锁

/**
 * 订单业务逻辑
 *
 * @author: 陌溪
 * @create: 2020-04-03-22:47
 */
public class OrderService {
    private OrderNumberCreateUtil orderNumberCreateUtil = new OrderNumberCreateUtil();

    public void getOrderNumber() {
        ZkLock zkLock = new ZkDistributedLock();
        zkLock.zkLock();
        try {

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            zkLock.zkUnlock();
        }
        System.out.println(orderNumberCreateUtil.getOrderNumber());
    }
}

然后在使用多个线程进行操作,而且是在线程里面实例化对象,来进行创建,最终保证每个对象再获取订单的时候,都是唯一的


/**
 * 客户端
 *
 * @author: 陌溪
 * @create: 2020-04-03-22:48
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            new Thread(() -> {
                new OrderService().getOrderNumber();
                System.out.println(str);
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

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