分布式锁是一种用于保证分布式系统中多个进程或线程同步访问共享资源的技术。同时它又是面试中的常见问题，所以我们本文就重点来看分布式锁的具体实现（含实现代码）。
在分布式系统中，由于各个节点之间的网络通信延迟、故障等原因，可能会导致数据不一致的问题。分布式锁通过协调多个节点的行为，保证在任何时刻只有一个节点可以访问共享资源，以避免数据的不一致性和冲突。
分布式锁通常需要满足以下几个要求：
在 JAVA 中，实现分布式锁的方案有多种，包括：
数据库的乐观锁或悲观锁都可以实现分布式锁，下面分别来看。
在数据库中使用 for update 关键字可以实现悲观锁，我们在 MApper 中添加 for update 即可对数据加锁，实现代码如下：
<!-- UserMapper.xml -->
<select id="selectByIdForUpdate" resultType="User">
SELECT * FROM user WHERE id = #{id} FOR UPDATE
</select>
在 Service 中调用 Mapper 方法，即可获取到加锁的数据：
@Transactional
public void updateWithPessimisticLock(int id, String name) {
User user = userMapper.selectByIdForUpdate(id);
if (user != null) {
user.setName(name);
userMapper.update(user);
} else {
throw new RuntimeException("数据不存在");
}
}
在 MyBatis 中，可以通过给表添加一个版本号字段来实现乐观锁。在 Mapper 中，使用标签定义更新语句，同时使用 set 标签设置版本号的增量。
<!-- UserMapper.xml -->
<update id="updateWithOptimisticLock">
UPDATE user SET
name = #{name},
version = version + 1
WHERE id = #{id} AND version = #{version}
</update>
在 Service 中调用 Mapper 方法，需要传入更新数据的版本号。如果更新失败，说明数据已经被其他事务修改，具体实现代码如下：
@Transactional
public void updateWithOptimisticLock(int id, String name, int version) {
User user = userMapper.selectById(id);
if (user != null) {
user.setName(name);
user.setVersion(version);
int rows = userMapper.updateWithOptimisticLock(user);
if (rows == 0) {
throw new RuntimeException("数据已被其他事务修改");
}
} else {
throw new RuntimeException("数据不存在");
}
}
在 Spring Boot 中，可以使用 Curator 框架来实现 ZooKeeper 分布式锁，具体实现分为以下 3 步：
<dependency>
<groupId>org.Apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-framework</artifactId>
<version>latest</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.curator</groupId>
<artifactId>curator-recipes</artifactId>
<version>latest</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.zookeeper</groupId>
<artifactId>zookeeper</artifactId>
<version>latest</version>
</dependency>
在 application.yml 中添加 ZooKeeper 连接配置：
spring:
zookeeper:
connect-string: localhost:2181
namespace: demo
@Component
public class DistributedLock {
@Autowired
private CuratorFramework curatorFramework;
/**
* 获取分布式锁
*
* @param lockPath 锁路径
* @param wAItTime 等待时间
* @param leaseTime 锁持有时间
* @param timeUnit 时间单位
* @return 锁对象
* @throws Exception 获取锁异常
*/
public InterProcessMutex acquire(String lockPath, long waitTime, long leaseTime, TimeUnit timeUnit) throws Exception {
InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(curatorFramework, lockPath);
if (!lock.acquire(waitTime, timeUnit)) {
throw new RuntimeException("获取分布式锁失败");
}
if (leaseTime > 0) {
lock.acquire(leaseTime, timeUnit);
}
return lock;
}
/**
* 释放分布式锁
*
* @param lock 锁对象
* @throws Exception 释放锁异常
*/
public void release(InterProcessMutex lock) throws Exception {
if (lock != null) {
lock.release();
}
}
}
我们可以使用 Redis 客户端 Redisson 实现分布式锁，它的实现步骤如下：
在 pom.xml 中添加如下配置：
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.redisson/redisson-spring-boot-starter -->
<dependency>
<groupId>org.redisson</groupId>
<artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
<version>3.20.0</version>
</dependency>
在 Spring Boot 项目的配置文件 application.yml 中添加 Redisson 配置：
spring:
data:
redis:
host: localhost
port: 6379
database: 0
redisson:
codec: org.redisson.codec.JsonJacksonCodec
single-server-config:
address: "redis://${spring.data.redis.host}:${spring.redis.port}"
database: "${spring.data.redis.database}"
password: "${spring.data.redis.password}"
import jakarta.annotation.Resource;
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RLock;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@Service
public class RedissonLockService {
@Resource
private Redisson redisson;
/**
* 加锁
*
* @param key 分布式锁的 key
* @param timeout 超时时间
* @param unit 时间单位
* @return
*/
public boolean tryLock(String key, long timeout, TimeUnit unit) {
RLock lock = redisson.getLock(key);
try {
return lock.tryLock(timeout, unit);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
return false;
}
}
/**
* 释放分布式锁
*
* @param key 分布式锁的 key
*/
public void unlock(String key) {
RLock lock = redisson.getLock(key);
lock.unlock();
}
}
Redis 和 ZooKeeper 都可以用来实现分布式锁，它们在实现分布式锁的机制和原理上有所不同，具体区别如下：
总之，Redis 适合实现简单的分布式锁场景，而 ZooKeeper 适合实现复杂的分布式协调场景，也就是 ZooKeeper 适合强一致性的分布式系统。
“强一致性是指系统中的所有节点在任何时刻看到的数据都是一致的。ZooKeeper 中的数据是有序的树形结构，每个节点都有唯一的路径标识符，所有节点都共享同一份数据，当任何一个节点对数据进行修改时，所有节点都会收到通知，更新数据，并确保数据的一致性。在 ZooKeeper 中，强一致性体现在数据的读写操作上。ZooKeeper 使用 ZAB（ZooKeeper Atomic Broadcast）协议来保证数据的一致性，该协议确保了数据更新的顺序，所有的数据更新都需要经过集群中的大多数节点确认，保证了数据的一致性和可靠性。
”
在 Java 中，使用数据库、ZooKeeper 和 Redis 都可以实现分布式锁。但数据库 IO 操作比较慢，不适合高并发场景；Redis 执行效率最高，但在主从切换时，可能会出现锁丢失的情况；ZooKeeper 是一个高可用性的分布式协调服务，可以保证数据的强一致性，但是使用 ZooKeeper 需要部署额外的服务，增加了系统复杂度。所以没有最好的解决方案，只有最合适自己的解决方案。
