前言
大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都是分布式部署的，分布式部署確實(shí)能帶來性能和效率上的提升，但為此，我們就需要多解決一個分布式環(huán)境下，數(shù)據(jù)一致性的問題。
當(dāng)某個資源在多系統(tǒng)之間，具有共享性的時候，為了保證大家訪問這個資源數(shù)據(jù)是一致的，那么就必須要求在同一時刻只能被一個客戶端處理，不能并發(fā)的執(zhí)行，否者就會出現(xiàn)同一時刻有人寫有人讀，大家訪問到的數(shù)據(jù)就不一致了。
一，我們?yōu)槭裁葱枰植际芥i？
在單機(jī)時代，雖然不需要分布式鎖，但也面臨過類似的問題，只不過在單機(jī)的情況下，如果有多個線程要同時訪問某個共享資源的時候，我們可以采用線程間加鎖的機(jī)制，即當(dāng)某個線程獲取到這個資源后，就立即對這個資源進(jìn)行加鎖，當(dāng)使用完資源之后，再解鎖，其它線程就可以接著使用了。例如，在JAVA中，甚至專門提供了一些處理鎖機(jī)制的一些API（synchronize/Lock等）。
但是到了分布式系統(tǒng)的時代，這種線程之間的鎖機(jī)制，就沒作用了，系統(tǒng)可能會有多份并且部署在不同的機(jī)器上，這些資源已經(jīng)不是在線程之間共享了，而是屬于進(jìn)程之間共享的資源。
因此，為了解決這個問題，我們就必須引入「分布式鎖」。
分布式鎖，是指在分布式的部署環(huán)境下，通過鎖機(jī)制來讓多客戶端互斥的對共享資源進(jìn)行訪問。
分布式鎖要滿足哪些要求呢？
排他性：在同一時間只會有一個客戶端能獲取到鎖，其它客戶端無法同時獲取
避免死鎖：這把鎖在一段有限的時間之后，一定會被釋放（正常釋放或異常釋放）
高可用：獲取或釋放鎖的機(jī)制必須高可用且性能佳
講完了背景和理論，那我們接下來再看一下分布式鎖的具體分類和實(shí)際運(yùn)用。
二，分布式鎖的實(shí)現(xiàn)方式有哪些？
目前主流的有三種，從實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度上來看，從上往下難度依次增加：
基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)
基于Redis實(shí)現(xiàn)
基于ZooKeeper實(shí)現(xiàn)
無論哪種方式，其實(shí)都不完美，依舊要根據(jù)咱們業(yè)務(wù)的實(shí)際場景來選擇。
1,基于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)：
基于數(shù)據(jù)庫來做分布式鎖的話，通常有兩種做法：
基于數(shù)據(jù)庫的樂觀鎖
基于數(shù)據(jù)庫的悲觀鎖
我們先來看一下如何基于「樂觀鎖」來實(shí)現(xiàn)：
樂觀鎖機(jī)制其實(shí)就是在數(shù)據(jù)庫表中引入一個版本號（version）字段來實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)我們要從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)的時候，同時把這個version字段也讀出來，如果要對讀出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新后寫回?cái)?shù)據(jù)庫，則需要將version加1，同時將新的數(shù)據(jù)與新的version更新到數(shù)據(jù)表中，且必須在更新的時候同時檢查目前數(shù)據(jù)庫里version值是不是之前的那個version，如果是，則正常更新。如果不是，則更新失敗，說明在這個過程中有其它的進(jìn)程去更新過數(shù)據(jù)了。
例：
如圖，假設(shè)同一個賬戶，用戶A和用戶B都要去進(jìn)行取款操作，賬戶的原始余額是2000，用戶A要去取1500，用戶B要去取1000，如果沒有鎖機(jī)制的話，在并發(fā)的情況下，可能會出現(xiàn)余額同時被扣1500和1000，導(dǎo)致最終余額的不正確甚至是負(fù)數(shù)。但如果這里用到樂觀鎖機(jī)制，當(dāng)兩個用戶去數(shù)據(jù)庫中讀取余額的時候，除了讀取到2000余額以外，還讀取了當(dāng)前的版本號version=1，等用戶A或用戶B去修改數(shù)據(jù)庫余額的時候，無論誰先操作，都會將版本號加1，即version=2，那么另外一個用戶去更新的時候就發(fā)現(xiàn)版本號不對，已經(jīng)變成2了，不是當(dāng)初讀出來時候的1，那么本次更新失敗，就得重新去讀取最新的數(shù)據(jù)庫余額。
通過上面這個例子可以看出來，使用「樂觀鎖」機(jī)制，必須得滿足：
（1）鎖服務(wù)要有遞增的版本號version
（2）每次更新數(shù)據(jù)的時候都必須先判斷版本號對不對，然后再寫入新的版本號
我們再來看一下如何基于「悲觀鎖」來實(shí)現(xiàn)：
悲觀鎖也叫作排它鎖，在Mysql中是基于 for update 來實(shí)現(xiàn)加鎖的，例如：
上面的示例中，user表中，id是主鍵，通過 for update 操作，數(shù)據(jù)庫在查詢的時候就會給這條記錄加上排它鎖。
（需要注意的是，在InnoDB中只有字段加了索引的，才會是行級鎖，否者是表級鎖，所以這個id字段要加索引）
當(dāng)這條記錄加上排它鎖之后，其它線程是無法操作這條記錄的。
那么，這樣的話，我們就可以認(rèn)為獲得了排它鎖的這個線程是擁有了分布式鎖，然后就可以執(zhí)行我們想要做的業(yè)務(wù)邏輯，當(dāng)邏輯完成之后，再調(diào)用上述釋放鎖的語句即可。
2.基于Redis實(shí)現(xiàn)
基于Redis實(shí)現(xiàn)的鎖機(jī)制，主要是依賴redis自身的原子操作，例如：
set userKey userValue NX PX 100
redis從2.6.12版本開始，SET命令才支持這些參數(shù)：
NX：只在在鍵不存在時，才對鍵進(jìn)行設(shè)置操作，SET key value NX 效果等同于 SETNX key value
PX millisecond：設(shè)置鍵的過期時間為millisecond毫秒，當(dāng)超過這個時間后，設(shè)置的鍵會自動失效
上述代碼示例是指，
當(dāng)redis中不存在user_key這個鍵的時候，才會去設(shè)置一個user_key鍵，并且給這個鍵的值設(shè)置為 user_value，且這個鍵的存活時間為100ms
為什么這個命令可以幫我們實(shí)現(xiàn)鎖機(jī)制呢？
因?yàn)檫@個命令是只有在某個key不存在的時候，才會執(zhí)行成功。那么當(dāng)多個進(jìn)程同時并發(fā)的去設(shè)置同一個key的時候，就永遠(yuǎn)只會有一個進(jìn)程成功。
當(dāng)某個進(jìn)程設(shè)置成功之后，就可以去執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯了，等業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行完畢之后，再去進(jìn)行解鎖。
解鎖很簡單，只需要刪除這個key就可以了，不過刪除之前需要判斷，這個key對應(yīng)的value是當(dāng)初自己設(shè)置的那個。
另外，針對redis集群模式的分布式鎖，可以采用redis的Redlock機(jī)制。
3,基于ZooKeeper實(shí)現(xiàn)
其實(shí)基于ZooKeeper，就是使用它的臨時有序節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的分布式鎖。
原理就是：當(dāng)某客戶端要進(jìn)行邏輯的加鎖時，就在zookeeper上的某個指定節(jié)點(diǎn)的目錄下，去生成一個唯一的臨時有序節(jié)點(diǎn)， 然后判斷自己是否是這些有序節(jié)點(diǎn)中序號最小的一個，如果是，則算是獲取了鎖。如果不是，則說明沒有獲取到鎖，那么就需要在序列中找到比自己小的那個節(jié)點(diǎn)，并對其調(diào)用exist()方法，對其注冊事件監(jiān)聽，當(dāng)監(jiān)聽到這個節(jié)點(diǎn)被刪除了，那就再去判斷一次自己當(dāng)初創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)是否變成了序列中最小的。如果是，則獲取鎖，如果不是，則重復(fù)上述步驟。
當(dāng)釋放鎖的時候，只需將這個臨時節(jié)點(diǎn)刪除即可。
如圖，locker是一個持久節(jié)點(diǎn)，node_1/node_2/…/node_n 就是上面說的臨時節(jié)點(diǎn)，由客戶端client去創(chuàng)建的。
client_1/client_2/…/clien_n 都是想去獲取鎖的客戶端。以client_1為例，它想去獲取分布式鎖，則需要跑到locker下面去創(chuàng)建臨時節(jié)點(diǎn)（假如是node_1）創(chuàng)建完畢后，看一下自己的節(jié)點(diǎn)序號是否是locker下面最小的，如果是，則獲取了鎖。如果不是，則去找到比自己小的那個節(jié)點(diǎn)（假如是node_2），找到后，就監(jiān)聽node_2，直到node_2被刪除，那么就開始再次判斷自己的node_1是不是序列中最小的，如果是，則獲取鎖，如果還不是，則繼續(xù)找一下一個節(jié)點(diǎn)。
總結(jié)
以上，就講完了為什么我們需要分布式鎖這個技術(shù)，以及分布式鎖中常見的三種機(jī)制.
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