分布式鎖是在分布式系統(tǒng)環(huán)境下，確保多個(gè)節(jié)點(diǎn)（可能位于不同機(jī)器或不同地理位置）對(duì)共享資源的互斥訪問，從而避免數(shù)據(jù)不一致和競爭條件。

它是現(xiàn)代微服務(wù)應(yīng)用（分布式應(yīng)用）架構(gòu)解決并發(fā)控制問題的關(guān)鍵技術(shù)，也是面試中的?？土耍裉煸蹅儊肀P點(diǎn)一下分布式鎖的 3 種常見實(shí)現(xiàn)方案。

1.基于Redis的分布式鎖

這是分布式鎖最常見的實(shí)現(xiàn)方案，因?yàn)?Redis 本身為分布式組件，所以 Redis 實(shí)現(xiàn)的鎖就天然的分布式鎖：

圖片

基于 Redis 的分布式的實(shí)現(xiàn)方案也有以下幾種：

1. setnx（set if Not eXists）：嘗試設(shè)置鍵 key 的值為 value，但如果 key 已經(jīng)存在，則不會(huì)執(zhí)行任何操作并返回 0，如果 key 不存在則加鎖成功。

• 缺陷：存在死鎖問題、鎖誤刪問題、不可重入問題、鎖無法自動(dòng)續(xù)期問題。

2. set nx ex/px：setnx 升級(jí)版本，Redis 2.6 版本后才能支持此語法。嘗試加鎖和設(shè)置鎖超時(shí)時(shí)間，使用案例 set key value nx px 3000。

• 缺陷：存在鎖誤刪問題、不可重入問題、鎖無法自動(dòng)續(xù)期問題。

3. Lua 腳本：解決鎖重入的問題

• 缺陷：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、且存在鎖無法自動(dòng)續(xù)期問題。

4. Redisson 框架：基于 Redis 實(shí)現(xiàn)分布式鎖的開源框架。其實(shí)現(xiàn)簡單、不存在鎖重入和鎖續(xù)期等問題。

可用于生成環(huán)境的實(shí)現(xiàn)方式為 Redisson 框架實(shí)現(xiàn)的分布式鎖，它底層是基于 Redis 主線程執(zhí)行任務(wù)為單線程 + Set 命令的原子性來加鎖的，核心命令：SET key value NX EX 命令：

• NX：僅當(dāng) KEY 不存在時(shí)設(shè)置，保證互斥；
• EX：設(shè)置過期時(shí)間，防止死鎖；
• value：擁有者 ID，防止誤刪鎖。

但它實(shí)現(xiàn)簡單，不存在鎖重入、鎖誤刪、解決了鎖續(xù)期的問題，所以常被用于生產(chǎn)環(huán)境。

2.基于Zookeeper的分布式鎖

ZooKeeper 提供強(qiáng)一致性和順序性，適合實(shí)現(xiàn)高可靠分布式鎖。

它的實(shí)現(xiàn)原理：

• 創(chuàng)建一個(gè)持久父節(jié)點(diǎn)，如 /locks；
• 每個(gè)客戶端嘗試獲取鎖時(shí)，在該父節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)順序節(jié)點(diǎn)，如 /locks/lock_000000001；
• 客戶端獲取所有子節(jié)點(diǎn)并排序，檢查自己創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)是否為最小節(jié)點(diǎn)；
• 若是最小節(jié)點(diǎn)，則獲得鎖；否則監(jiān)聽前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的刪除事件；
• 釋放鎖時(shí)刪除自己的臨時(shí)節(jié)點(diǎn)，ZooKeeper 自動(dòng)通知下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

• 臨時(shí)節(jié)點(diǎn)在客戶端斷開連接后自動(dòng)刪除，避免死鎖；
• 順序節(jié)點(diǎn)保證公平性；
• Watch 機(jī)制實(shí)現(xiàn)高效通知。

缺點(diǎn)：

• 依賴 ZooKeeper 集群，運(yùn)維復(fù)雜；
• 網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)可能導(dǎo)致臨時(shí)節(jié)點(diǎn)被誤刪。

3.基于數(shù)據(jù)庫的分布式鎖

最簡單的實(shí)現(xiàn)方式是創(chuàng)建一張鎖表，包含資源名稱（唯一索引）和持有者信息。加鎖時(shí)插入記錄，利用數(shù)據(jù)庫的唯一約束保證互斥；釋放鎖時(shí)刪除記錄。

它的缺點(diǎn)是性能差、存在單點(diǎn)故障、無法自動(dòng)釋放（若客戶端宕機(jī)）。改進(jìn)方式包括引入過期時(shí)間字段，配合定時(shí)任務(wù)清理，但存在精度問題和性能問題。

小結(jié)

分布式鎖的常見實(shí)現(xiàn)方案有：基于 Redis 的分布式鎖實(shí)現(xiàn)、基于 Zookeeper 的分布式鎖實(shí)現(xiàn)，以及基于數(shù)據(jù)庫的分布式鎖實(shí)現(xiàn)，但其中使用 Redisson 框架（基于 Redis 實(shí)現(xiàn)）實(shí)現(xiàn)分布式鎖的方案使用的最多，因?yàn)樗鼰o需單獨(dú)部署中間件服務(wù)，并且使用簡單，不存在鎖重入和解決了鎖續(xù)期等問題。