前言
隨著微處理機技術(shù)的發(fā)展，人們只需花幾百美元就能買到一個CPU芯片，這個芯片每秒鐘執(zhí)行的指令比80年代最大的大型機的處理機每秒鐘所執(zhí)行的指令還多。如果你愿意付出兩倍的價錢，將得到同樣的CPU，但它卻以更高的時鐘速率運行。因此，最節(jié)約成本的辦法通常是在一個系統(tǒng)中使用集中在一起的大量的廉價CPU。所以，傾向于分布式系統(tǒng)的主要原因是它可以潛在地得到比單個的大型集中式系統(tǒng)好得多的性價比。實際上，分布式系統(tǒng)是通過較低廉的價格來實現(xiàn)相似的性能的。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起，越來越多的人使用者互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。一般互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都是分布式部署的，分布式部署確實能帶來性能和效率上的提升，提升效率的同事，我們還需要注意，保證一個分布式環(huán)境下數(shù)據(jù)一致性的問題。
分布式鎖簡述
在單機時代，雖然不存在分布式鎖，但也會面臨資源互斥的情況，只不過在單機的情況下，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制，即當某個線程獲取到這個資源后，就需要對這個資源進行加鎖，當使用完資源之后，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制，就沒作用了，系統(tǒng)可能會有多份并且部署在不同的機器上，這些資源已經(jīng)不是在線程之間共享了，而是屬于進程之間共享的資源。因此，為了解決這個問題，「分布式鎖」就強勢登場了。
分布式鎖是控制分布式系統(tǒng)之間同步訪問共享資源的一種方式。在分布式系統(tǒng)中，常常需要協(xié)調(diào)他們的動作。如果不同的系統(tǒng)或是同一個系統(tǒng)的不同主機之間共享了一個或一組資源，那么訪問這些資源的時候，往往需要互斥來防止彼此干擾來保證一致性，在這種情況下，便需要使用到分布式鎖。
在分布式系統(tǒng)中，常常需要協(xié)調(diào)他們的動作。如果不同的系統(tǒng)或是同一個系統(tǒng)的不同主機之間共享了一個或一組資源，那么訪問這些資源的時候，往往需要互斥來防止彼此干擾來保證一致性，這個時候，便需要使用到分布式鎖。
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：獲取或釋放鎖的機制必須高可用且性能佳
…
目前相對主流的有三種，從實現(xiàn)的復(fù)雜度上來看，從上往下難度依次增加：
數(shù)據(jù)庫(MySQL)
Redis
ZooKeeper
基于數(shù)據(jù)庫來做分布式鎖的話，通常有兩種做法：
1.基于數(shù)據(jù)庫的樂觀鎖
2.基于數(shù)據(jù)庫的悲觀鎖
樂觀鎖
樂觀鎖的特點先進行業(yè)務(wù)操作，不到萬不得已不去拿鎖。即“樂觀”的認為拿鎖多半是會成功的，因此在進行完業(yè)務(wù)操作需要實際更新數(shù)據(jù)的最后一步再去拿一下鎖就好。
樂觀鎖機制其實就是在數(shù)據(jù)庫表中引入一個版本號（version）字段來實現(xiàn)的。當我們要從數(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)進行更新后寫回數(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程去更新過數(shù)據(jù)了。
看圖敘事。模擬實戰(zhàn)場景。
如上圖，故事男主人公(以下簡稱男主)打算去ATM機取3000元，故事女主人公(以下簡稱女主)則要在某寶買買買，買個包需要3000元，賬戶的余額是5000元。如果沒有采用鎖的話，在兩人同時取款和買買買，可能會出現(xiàn)合計消費了6000，導(dǎo)致賬戶余額異常。所以需要用到鎖的機制，當男主女主甚至更多小主同時消費時，除了讀取到6000的賬戶余額外，還需要讀取到當前的版本號version=1，等先行消費成功的主人公(無論誰先消費)去出發(fā)修改賬戶余額的同時，會觸發(fā)version=version+1，即version=2。那么其他人使用未更新的version(1)去更新賬戶余額時就會發(fā)現(xiàn)版本號不對，就會導(dǎo)致本次更新失敗，就得重新去讀取最新賬戶余額以及版本號。
樂觀鎖遵循的兩點法則：
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
悲觀鎖
悲觀鎖的特點是先獲取鎖，再進行業(yè)務(wù)操作，即“悲觀”的認為獲取鎖是非常有可能失敗的，因此要先確保獲取鎖成功再進行業(yè)務(wù)操作。
通常所說的“一鎖二查三更新”即指的是使用悲觀鎖。通常來講在數(shù)據(jù)庫上的悲觀鎖需要數(shù)據(jù)庫本身提供支持，即通過常用的select … for update操作來實現(xiàn)悲觀鎖。當數(shù)據(jù)庫執(zhí)行select for update時會獲取被select中的數(shù)據(jù)行的行鎖，因此其他并發(fā)執(zhí)行的select for update如果試圖選中同一行則會發(fā)生排斥（需要等待行鎖被釋放），因此達到鎖的效果。select for update獲取的行鎖會在當前事務(wù)結(jié)束時自動釋放，因此必須在事務(wù)中使用。
示例：
樂觀鎖與悲觀鎖的區(qū)別
樂觀鎖的思路一般是表中增加版本字段，更新時where語句中增加版本的判斷，算是一種CAS（Compare And Swep）操作，銀行消費場景中version起到了版本控制的作用（ AND version=#{version}）。
悲觀鎖之所以是悲觀，在于他認為本次操作會發(fā)生并發(fā)沖突，所以一開始就對銀行賬戶加上鎖（SELECT … FOR UPDATE），然后就可以安心的做判斷和更新，因為這時候不會有別人更新賬戶余額。
基于Redis實現(xiàn)的鎖機制，主要是依賴redis自身的原子操作，例如：
SET user_key user_value 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現(xiàn)鎖機制呢？
因為這個命令是只有在某個key不存在的時候，才會執(zhí)行成功。那么當多個進程同時并發(fā)的去設(shè)置同一個key的時候，就永遠只會有一個進程成功。當某個進程設(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(可能會被墻)機制。
其實基于ZooKeeper，就是使用它的臨時有序節(jié)點來實現(xiàn)的分布式鎖。
原理
當某客戶端要進行邏輯的加鎖時，就在zookeeper上的某個指定節(jié)點的目錄下，去生成一個唯一的臨時有序節(jié)點， 然后判斷自己是否是這些有序節(jié)點中序號最小的一個，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，并對其調(diào)用exist()方法，對其注冊事件監(jiān)聽，當監(jiān)聽到這個節(jié)點被刪除了，那就再去判斷一次自己當初創(chuàng)建的節(jié)點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。
當釋放鎖的時候，只需將這個臨時節(jié)點刪除即可。
如上圖，locker是一個持久節(jié)點，node_1/node_2/…/node_n 就是上面說的臨時節(jié)點，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（假如是node_1）創(chuàng)建完畢后，看一下自己的節(jié)點序號是否是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（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。
博客總結(jié)
分布式鎖有很多種，開篇說的"相對主流的有三種"只是針對我所遇到的。分布式鎖未來肯定是千變?nèi)f化的，無論你身處一個什么樣的公司，最開始的工作可能都得盡可能的從簡單的做起。希望大家能根據(jù)所在公司業(yè)務(wù)場景，選擇適合所在項目的方案。
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其他參考資料：
