本文主要向大家介绍了JAVA语言分布式锁的三种实现方式详解，通过具体的内容向大家展示，希望对大家学习JAVA语言有所帮助。

分布式锁的三种实现方式：

1、基于数据库：1）利用唯一索引约束；2）利用数据库自带排他锁

2、基于缓存：利用setnx()返回值

3、基于ZooKeeper：1）利用ZooKeeper同一个目录下只能有一个唯一文件名；2）利用ZooKeeper分布式锁客户端Curator

注：需要考虑的因素：单点、可重入、阻塞、失效时间

一、基于数据库的实现方式

基于数据库的实现方式的核心思想是：在数据库中创建一个表，表中包含方法名等字段，并在方法名字段上创建唯一索引，想要执行某个方法，就使用这个方法名向表中插入数据，成功插入则获取锁，执行完成后删除对应的行数据释放锁。

1、创建一个表：

DROP TABLE IF EXISTS `method_lock`;

CREATE TABLE `method_lock` (

  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',

  `method_name` varchar(64) NOT NULL COMMENT '锁定的方法名',

  `desc` varchar(255) NOT NULL COMMENT '备注信息',

  `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,

  PRIMARY KEY (`id`),

  UNIQUE KEY `uidx_method_name` (`method_name`) USING BTREE

) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='锁定中的方法';

2、想要执行某个方法，就使用这个方法名向表中插入数据：

INSERT INTO method_lock (method_name, desc) VALUES ('methodName', '测试的methodName');

因为我们对method_name做了唯一性约束，这里如果有多个请求同时提交到数据库的话，数据库会保证只有一个操作可以成功，那么我们就可以认为操作成功的那个线程获得了该方法的锁，可以执行方法体内容。

3、成功插入则获取锁，执行完成后删除对应的行数据释放锁：

delete from method_lock where method_name ='methodName';

注意：这只是使用基于数据库的一种方法，使用数据库实现分布式锁还有很多其他的玩法！

使用基于数据库的这种实现方式很简单，但是对于分布式锁应该具备的条件来说，它有一些问题需要解决及优化：

1）因为是基于数据库实现的，数据库的可用性和性能将直接影响分布式锁的可用性及性能，所以，数据库需要双机部署、数据同步、主备切换；

2）不具备可重入的特性，因为同一个线程在释放锁之前，行数据一直存在，无法再次成功插入数据，所以，需要在表中新增一列，用于记录当前获取到锁的机器和线程信息，在再次获取锁的时候，先查询表中机器和线程信息是否和当前机器和线程相同，若相同则直接获取锁；

3）没有锁失效机制，因为有可能出现成功插入数据后，服务器宕机了，对应的数据没有被删除，当服务恢复后一直获取不到锁，所以，需要在表中新增一列，用于记录失效时间，并且需要有定时任务清除这些失效的数据；

4）不具备阻塞锁特性，获取不到锁直接返回失败，所以需要优化获取逻辑，循环多次去获取。

5）在实施的过程中会遇到各种不同的问题，为了解决这些问题，实现方式将会越来越复杂；依赖数据库需要一定的资源开销，性能问题需要考虑。

二、基于Redis的实现方式

1、选用Redis实现分布式锁原因：

1）Redis有很高的性能；

2）Redis命令对此支持较好，实现起来比较方便

2、使用命令介绍：

1）SETNX

SETNX key val：当且仅当key不存在时，set一个key为val的字符串，返回1；若key存在，则什么都不做，返回0。

2）expire

expire key timeout：为key设置一个超时时间，单位为second，超过这个时间锁会自动释放，避免死锁。

3）delete

delete key：删除key

3、实现思想：

1）获取锁的时候，使用setnx加锁，并使用expire命令为锁添加一个超时时间，超过该时间则自动释放锁，锁的value值为一个随机生成的UUID，通过此在释放锁的时候进行判断。

2）获取锁的时候还设置一个获取的超时时间，若超过这个时间则放弃获取锁。

3）释放锁的时候，通过UUID判断是不是该锁，若是该锁，则执行delete进行锁释放。

4、 分布式锁的简单实现代码：

/**

 * 分布式锁的简单实现代码

 */

public class DistributedLock {

    private final JedisPool jedisPool;

    public DistributedLock(JedisPool jedisPool) {

        this.jedisPool = jedisPool;

    }

    /**

     * 加锁

     * @param lockName       锁的key

     * @param acquireTimeout 获取超时时间

     * @param timeout        锁的超时时间

     * @return 锁标识

     */

    public String lockWithTimeout(String lockName, long acquireTimeout, long timeout) {

        Jedis conn = null;

        String retIdentifier = null;

        try {

            // 获取连接

            conn = jedisPool.getResource();

            // 随机生成一个value

            String identifier = UUID.randomUUID().toString();

            // 锁名，即key值

            String lockKey = "lock:" + lockName;

            // 超时时间，上锁后超过此时间则自动释放锁

            int lockExpire = (int) (timeout / 1000);

            // 获取锁的超时时间，超过这个时间则放弃获取锁

            long end = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;

            while (System.currentTimeMillis() < end) {

                if (conn.setnx(lockKey, identifier) == 1) {

                    conn.expire(lockKey, lockExpire);

                    // 返回value值，用于释放锁时间确认

                    retIdentifier = identifier;

                    return retIdentifier;

                }

                // 返回-1代表key没有设置超时时间，为key设置一个超时时间

                if (conn.ttl(lockKey) == -1) {

                    conn.expire(lockKey, lockExpire);

                }

                try {

                    Thread.sleep(10);

                } catch (InterruptedException e) {

                    Thread.currentThread().interrupt();

                }

            }

        } catch (JedisException e) {

            e.printStackTrace();

        } finally {

            if (conn != null) {

                conn.close();

            }

        }

        return retIdentifier;

    }

    /**

     * 释放锁

     * @param lockName   锁的key

     * @param identifier 释放锁的标识

     * @return

     */

    public boolean releaseLock(String lockName, String identifier) {

        Jedis conn = null;

        String lockKey = "lock:" + lockName;

        boolean retFlag = false;

        try {

            conn = jedisPool.getResource();

            while (true) {

                // 监视lock，准备开始事务

                conn.watch(lockKey);

                // 通过前面返回的value值判断是不是该锁，若是该锁，则删除，释放锁

                if (identifier.equals(conn.get(lockKey))) {

                    Transaction transaction = conn.multi();

                    transaction.del(lockKey);

                    List<object> results = transaction.exec();

                    if (results == null) {

                        continue;

                    }

                    retFlag = true;

                }

                conn.unwatch();

                break;

            }

        } catch (JedisException e) {

            e.printStackTrace();

        } finally {

            if (conn != null) {

                conn.close();

            }

        }

        return retFlag;

    }

}</object>

三、基于ZooKeeper的实现方式

ZooKeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的开源组件，它内部是一个分层的文件系统目录树结构，规定同一个目录下只能有一个唯一文件名。基于ZooKeeper实现分布式锁的步骤如下：

1）创建一个目录mylock；

2）线程A想获取锁就在mylock目录下创建临时顺序节点；

3）获取mylock目录下所有的子节点，然后获取比自己小的兄弟节点，如果不存在，则说明当前线程顺序号最小，获得锁；

4）线程B获取所有节点，判断自己不是最小节点，设置监听比自己次小的节点；

5）线程A处理完，删除自己的节点，线程B监听到变更事件，判断自己是不是最小的节点，如果是则获得锁。

这里推荐一个Apache的开源库Curator，它是一个ZooKeeper客户端，Curator提供的InterProcessMutex是分布式锁的实现，acquire方法用于获取锁，release方法用于释放锁。

优点：具备高可用、可重入、阻塞锁特性，可解决失效死锁问题。

缺点：因为需要频繁的创建和删除节点，性能上不如Redis方式。

本文由职坐标整理并发布，希望对同学们有所帮助。了解更多详情请关注编程语言JAVA频道！