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微服务-分布式锁(三)-Zookeeper方案

作者:互联网

Apache-Curator

在这里插入图片描述

如上借助于临时顺序节点,可以避免同时多个节点的并发竞争锁,缓解了服务端压力。这种实现方式所有加锁请求都进行排队加锁,是公平锁的具体实现。Apache-Curator中提供的常见锁有如下:

使用案例

import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

import org.apache.curator.RetryPolicy;
import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessLock;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMultiLock;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessReadWriteLock;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessSemaphoreMutex;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessSemaphoreV2;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.Lease;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.apache.curator.utils.CloseableUtils;
import org.junit.After;
import org.junit.Assert;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

public class DistributedLockDemo {

	// ZooKeeper 锁节点路径, 分布式锁的相关操作都是在这个节点上进行
	private final String lockPath = "/distributed-lock";
	// ZooKeeper 服务地址, 单机格式为:(127.0.0.1:2181),
	// 集群格式为:(127.0.0.1:2181,127.0.0.1:2182,127.0.0.1:2183)
	private String connectString="127.0.0.1:2181";
	// Curator 客户端重试策略
	private RetryPolicy retry;
	// Curator 客户端对象
	private CuratorFramework client1;
	// client2 用户模拟其他客户端
	private CuratorFramework client2;

	// 初始化资源
	@Before
	public void init() throws Exception {
		// 重试策略
		// 初始休眠时间为 1000ms, 最大重试次数为 3
		retry = new ExponentialBackoffRetry(1000, 3);
		// 创建一个客户端, 60000(ms)为 session 超时时间, 15000(ms)为链接超时时间
		client1 = CuratorFrameworkFactory.newClient(connectString, 60000, 15000, retry);
		client2 = CuratorFrameworkFactory.newClient(connectString, 60000, 15000, retry);
		// 创建会话
		client1.start();
		client2.start();
	}

	// 释放资源
	@After
	public void close() {
		CloseableUtils.closeQuietly(client1);
	}

	/**
	 * InterProcessMutex:可重入、独占锁
	 */
	@Test
	public void sharedReentrantLock() throws Exception {
		// 创建可重入锁
		InterProcessMutex lock1 = new InterProcessMutex(client1, lockPath);
		// lock2 用于模拟其他客户端
		InterProcessMutex lock2 = new InterProcessMutex(client2, lockPath);
		
		// lock1 获取锁
		lock1.acquire();
		try {
			// lock1 第2次获取锁
			lock1.acquire();
			try {
				// lock2 超时获取锁, 因为锁已经被 lock1 客户端占用, 所以lock2获取锁失败, 需要等 lock1 释放
				Assert.assertFalse(lock2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
			} finally {
				lock1.release();
			}
		} finally {
			// 重入锁获取与释放需要一一对应, 如果获取 2 次, 释放 1 次, 那么该锁依然是被占用, 
			// 如果将下面这行代码注释, 那么会发现下面的 lock2
			// 获取锁失败
			lock1.release();
		}
		
		// 在 lock1 释放后, lock2 能够获取锁
		Assert.assertTrue(lock2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		lock2.release();
	}
	
	/**
	 * InterProcessSemaphoreMutex: 不可重入、独占锁
	 */
	@Test
	public void sharedLock() throws Exception {
		InterProcessSemaphoreMutex lock1 = new InterProcessSemaphoreMutex(client1, lockPath);
		// lock2 用于模拟其他客户端
		InterProcessSemaphoreMutex lock2 = new InterProcessSemaphoreMutex(client2, lockPath);

		// 获取锁对象
		lock1.acquire();

		// 测试是否可以重入
		// 因为锁已经被获取, 所以返回 false
		Assert.assertFalse(lock1.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));// lock1 返回是false
		Assert.assertFalse(lock2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));// lock2 返回是false

		// lock1 释放锁
		lock1.release();

		// lock2 尝试获取锁成功, 因为锁已经被释放
		Assert.assertTrue(lock2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));// 返回是true
		lock2.release();
		System.out.println("测试结束");
	}

	/**
	 * InterProcessReadWriteLock:读写锁.
	 * 特点:读写锁、可重入
	 */
	@Test
	public void sharedReentrantReadWriteLock() throws Exception {
		// 创建读写锁对象, Curator 以公平锁的方式进行实现
		InterProcessReadWriteLock lock1 = new InterProcessReadWriteLock(client1, lockPath);
		// lock2 用于模拟其他客户端
		InterProcessReadWriteLock lock2 = new InterProcessReadWriteLock(client2, lockPath);
		
		// 使用 lock1 模拟读操作
		// 使用 lock2 模拟写操作
		// 获取读锁(使用 InterProcessMutex 实现, 所以是可以重入的)
		final InterProcessLock readLock = lock1.readLock();
		// 获取写锁(使用 InterProcessMutex 实现, 所以是可以重入的)
		final InterProcessLock writeLock = lock2.writeLock();

		/**
		 * 读写锁测试对象
		 */
		class ReadWriteLockTest {
			// 测试数据变更字段
			private Integer testData = 0;
			private Set<Thread> threadSet = new HashSet<>();

			// 写入数据
			private void write() throws Exception {
				writeLock.acquire();
				try {
					Thread.sleep(10);
					testData++;
					System.out.println("写入数据 \t" + testData);
				} finally {
					writeLock.release();
				}
			}

			// 读取数据
			private void read() throws Exception {
				readLock.acquire();
				try {
					Thread.sleep(10);
					System.out.println("读取数据 \t" + testData);
				} finally {
					readLock.release();
				}
			}

			// 等待线程结束, 防止 test 方法调用完成后, 当前线程直接退出, 导致控制台无法输出信息
			public void waitThread() throws InterruptedException {
				for (Thread thread : threadSet) {
					thread.join();
				}
			}

			// 创建线程方法
			private void createThread(final int type) {
				Thread thread = new Thread(new Runnable() {
					@Override
					public void run() {
						try {
							if (type == 1) {
								write();
							} else {
								read();
							}
						} catch (Exception e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
				});
				threadSet.add(thread);
				thread.start();
			}

			// 测试方法
			public void test() {
				for (int i = 0; i < 5; i++) {
					createThread(1);
				}
				for (int i = 0; i < 5; i++) {
					createThread(2);
				}
			}
		}

		ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
		readWriteLockTest.test();
		readWriteLockTest.waitThread();
	}

	/**
	 * InterProcessSemaphoreV2 共享信号量
	 */
	@Test
	public void semaphore() throws Exception {
		// 创建一个信号量, Curator 以公平锁的方式进行实现
		InterProcessSemaphoreV2 semaphore1 = new InterProcessSemaphoreV2(client1, lockPath, 6);
		// semaphore2 用于模拟其他客户端
		InterProcessSemaphoreV2 semaphore2 = new InterProcessSemaphoreV2(client2, lockPath, 6);

		// 获取一个许可
		Lease lease1 = semaphore1.acquire();
		Assert.assertNotNull(lease1);
		// semaphore.getParticipantNodes() 会返回当前参与信号量的节点列表, 俩个客户端所获取的信息相同
		Assert.assertEquals(semaphore1.getParticipantNodes(), semaphore2.getParticipantNodes());

		// 超时获取一个许可
		Lease lease2 = semaphore2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS);
		Assert.assertNotNull(lease2);
		Assert.assertEquals(semaphore1.getParticipantNodes(), semaphore2.getParticipantNodes());

		// 获取多个许可, 参数为许可数量
		Collection<Lease> leases = semaphore1.acquire(2);
		Assert.assertTrue(leases.size() == 2);
		Assert.assertEquals(semaphore1.getParticipantNodes(), semaphore2.getParticipantNodes());

		// 超时获取多个许可, 第一个参数为许可数量
		Collection<Lease> leases2 = semaphore2.acquire(2, 2, TimeUnit.SECONDS);
		Assert.assertTrue(leases2.size() == 2);
		Assert.assertEquals(semaphore1.getParticipantNodes(), semaphore2.getParticipantNodes());

		// 目前 semaphore 已经获取 3 个许可, semaphore2 也获取 3 个许可, 加起来为 6 个, 所以他们无法再进行许可获取
		Assert.assertNull(semaphore1.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		Assert.assertNull(semaphore2.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));

		// 释放一个许可
		semaphore1.returnLease(lease1);
		semaphore2.returnLease(lease2);
		// 释放多个许可
		semaphore1.returnAll(leases);
		semaphore2.returnAll(leases2);
	}

	/**
	 * InterProcessMutex :可重入、独占锁
	 * InterProcessSemaphoreMutex : 不可重入、独占锁
	 * InterProcessMultiLock: 多重共享锁(将多个锁作为单个实体管理的容器)
	 */
	@Test
	public void multiLock() throws Exception {
		InterProcessMutex mutex = new InterProcessMutex(client1, lockPath);
		InterProcessSemaphoreMutex semaphoreMutex = new InterProcessSemaphoreMutex(client2, lockPath);
		//将上面的两种锁入到其中
		InterProcessMultiLock multiLock = new InterProcessMultiLock(Arrays.asList(mutex, semaphoreMutex));
		// 获取参数集合中的所有锁
		multiLock.acquire();
		// 因为存在一个不可重入锁, 所以整个 multiLock 不可重入
		Assert.assertFalse(multiLock.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		// mutex 是可重入锁, 所以可以继续获取锁
		Assert.assertTrue(mutex.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		// semaphoreMutex  是不可重入锁, 所以获取锁失败
		Assert.assertFalse(semaphoreMutex.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
		// 释放参数集合中的所有锁
		multiLock.release();
		// interProcessLock2 中的锁已经释放, 所以可以获取
		Assert.assertTrue(semaphoreMutex.acquire(2, TimeUnit.SECONDS));
	}
}

更多JAVA、高并发、微服务、架构、解决方案、中间件的总结在:https://github.com/yu120/lemon-guide

标签:方案,acquire,Zookeeper,Assert,lock1,lock2,org,import,分布式
来源: https://www.cnblogs.com/yu120/p/15057180.html