面試官：你能說(shuō)清楚分布式鎖，進(jìn)程鎖，線程鎖的區(qū)別嗎？

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作者：大宅洋
www.cnblogs.com/intsmaze/p/6384105.html

在分布式集群系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，線程鎖往往并不能支持全部場(chǎng)景的使用，必須引入新的技術(shù)方案分布式鎖。

線程鎖，進(jìn)程鎖，分布式鎖

線程鎖:大家都不陌生，主要用來(lái)給方法、代碼塊加鎖。當(dāng)某個(gè)方法或者代碼塊使用鎖時(shí)，那么在同一時(shí)刻至多僅有有一個(gè)線程在執(zhí)行該段代碼。當(dāng)有多個(gè)線程訪問(wèn)同一對(duì)象的加鎖方法/代碼塊時(shí)，同一時(shí)間只有一個(gè)線程在執(zhí)行，其余線程必須要等待當(dāng)前線程執(zhí)行完之后才能執(zhí)行該代碼段。但是，其余線程是可以訪問(wèn)該對(duì)象中的非加鎖代碼塊的。

進(jìn)程鎖:也是為了控制同一操作系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)一個(gè)共享資源，只是因?yàn)槌绦虻莫?dú)立性，各個(gè)進(jìn)程是無(wú)法控制其他進(jìn)程對(duì)資源的訪問(wèn)的，但是可以使用本地系統(tǒng)的信號(hào)量控制（操作系統(tǒng)基本知識(shí)）。

分布式鎖:當(dāng)多個(gè)進(jìn)程不在同一個(gè)系統(tǒng)之中時(shí)，使用分布式鎖控制多個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的訪問(wèn)。

分布式鎖到底是什么，怎么實(shí)現(xiàn)？

intsmaze說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分布式鎖必須要依靠第三方存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)存儲(chǔ)鎖的元數(shù)據(jù)等信息。比如分布式集群要操作某一行數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)的流水號(hào)是唯一的，那么我們就把這個(gè)流水號(hào)作為一把鎖的id，當(dāng)某進(jìn)程要操作該數(shù)據(jù)時(shí)，先去第三方存儲(chǔ)介質(zhì)中看該鎖id是否存在，如果不存在，則將該鎖id寫(xiě)入，然后執(zhí)對(duì)該數(shù)據(jù)的操作；當(dāng)其他進(jìn)程要訪問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)先到第三方存儲(chǔ)介質(zhì)中查看有沒(méi)有這個(gè)數(shù)據(jù)的鎖id,有的話就認(rèn)為這行數(shù)據(jù)目前已經(jīng)有其他進(jìn)程在使用了，就會(huì)不斷地輪詢第三方存儲(chǔ)介質(zhì)看其他進(jìn)程是否釋放掉該鎖；當(dāng)進(jìn)程操作完該數(shù)據(jù)后，該進(jìn)程就到第三方存儲(chǔ)介質(zhì)中把該鎖id刪除掉，這樣其他輪詢的進(jìn)程就能得到對(duì)該鎖的控制。

Redis中當(dāng)然不能通過(guò)get,set操作判斷，get,set操作不是一個(gè)原子的，可以使用redis的jedis.set(String key, String value, String nxxx, String expx, int time)命令來(lái)保證原子性。

具體實(shí)現(xiàn)方案：https://www.cnblogs.com/linjiqin/p/8003838.html

說(shuō)了這么多，再補(bǔ)充一點(diǎn)，線程鎖，進(jìn)程鎖，分布式鎖的作用都是一樣的，只是作用的范圍大小不同。范圍大小:分布式鎖——大于——進(jìn)程鎖——大于——線程鎖。能用線程鎖，進(jìn)程鎖情況下使用分布式鎖也是可以的，能用線程鎖的情況下使用進(jìn)程鎖也是可以的。只是范圍越大技術(shù)復(fù)雜度就越大。

多年j2EE開(kāi)發(fā)生涯從未感覺(jué)到分布式鎖的痛點(diǎn)!!!

關(guān)于分布式鎖，有過(guò)javaEE開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的就會(huì)說(shuō)了，系統(tǒng)為了應(yīng)對(duì)高并發(fā)，會(huì)搭建一個(gè)比如tomcat集群，集群內(nèi)服務(wù)都是訪問(wèn)的同一臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，有多臺(tái)服務(wù)器同時(shí)修改同一條數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的操作，但是我們并沒(méi)有在服務(wù)器中使用分布式鎖？按照上面對(duì)分布式鎖的解釋，兩個(gè)不同系統(tǒng)上的JVM進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的同一個(gè)資源，這個(gè)時(shí)候我們應(yīng)該使用分布式鎖進(jìn)行控制。

這說(shuō)的沒(méi)有錯(cuò)，但是我們忘記了數(shù)據(jù)庫(kù)的特性了。如果兩臺(tái)服務(wù)器僅僅是直接訪問(wèn)（通過(guò)url）并操作某臺(tái)服務(wù)器硬盤(pán)中某個(gè)文件同一行數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候我們必須用分布式鎖。

但是因?yàn)檫@兩臺(tái)服務(wù)器訪問(wèn)的數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的（數(shù)據(jù)庫(kù)本身就是一個(gè)服務(wù)程序，多線程的接收外部系統(tǒng)發(fā)來(lái)的請(qǐng)求），兩臺(tái)服務(wù)器的請(qǐng)求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)IO發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器后，然后把請(qǐng)求交給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的進(jìn)程處理，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是多線程接收請(qǐng)求并處理的，這個(gè)時(shí)候關(guān)于某表某一行數(shù)據(jù)的多線程訪問(wèn)控制是由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)進(jìn)行控制的（就是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的代碼中進(jìn)行了線程上的加鎖處理），這就是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的行鎖等特性，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)那一端已經(jīng)對(duì)外部多個(gè)系統(tǒng)的請(qǐng)求進(jìn)行了一個(gè)鎖操作，所以不需要我們?cè)趹?yīng)用服務(wù)端進(jìn)行分布式鎖的開(kāi)發(fā)。

那如果想同時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)的多行數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候數(shù)據(jù)庫(kù)的行鎖就無(wú)法保證了。這個(gè)時(shí)候我們就要使用分布式鎖，是的這個(gè)時(shí)候就可以使用，注意我用的是可以。為什么說(shuō)可以呢？因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)本身就提供了這個(gè)機(jī)制，事務(wù)以及他的隔離級(jí)別。當(dāng)然你也可以不用數(shù)據(jù)庫(kù)提供的事務(wù)，用分布式鎖。

分布式鎖的設(shè)計(jì)不需要考慮業(yè)務(wù)嗎?

分布式鎖的設(shè)計(jì)并不是完全美好的，只能針對(duì)某些業(yè)務(wù)場(chǎng)景下使用，如果要對(duì)所有業(yè)務(wù)使用，必須充分理解業(yè)務(wù)需求合理的設(shè)計(jì)，至于原因就和各位j2ee開(kāi)發(fā)時(shí)mybatis的二級(jí)緩存以命名空間為單位所要注意的業(yè)務(wù)問(wèn)題時(shí)一樣的。

intsmaze使用分布式鎖，我們會(huì)把某表的第二第三行作為id來(lái)鎖住，如果有相同的操作時(shí)更新該表第二第三行，我們才不讓他修改，必須讓他拿到鎖才可以。但是如果有個(gè)操作僅僅是修改第二行，這個(gè)時(shí)候他就獲得了對(duì)該行的操作，而且等數(shù)據(jù)庫(kù)釋放掉之前操作對(duì)該行的鎖后。

所以分布式鎖并不是隨處可用的，只是在某些場(chǎng)景下可以使用。比如業(yè)務(wù)系統(tǒng)不會(huì)存在單獨(dú)修改第二行的操作。

分布式鎖用于hbase存儲(chǔ)系統(tǒng)

實(shí)際開(kāi)發(fā)場(chǎng)景中，我們會(huì)對(duì)hbase操作進(jìn)行分布式鎖，hbase作為一款優(yōu)秀的非內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)一樣提供了事務(wù)的概念，只是HBase的事務(wù)是行級(jí)事務(wù)，可以保證行級(jí)數(shù)據(jù)的原子性、一致性、隔離性以及持久性，即通常所說(shuō)的ACID特性。

為了實(shí)現(xiàn)事務(wù)特性，HBase采用了各種并發(fā)控制策略，包括各種鎖機(jī)制、MVCC機(jī)制等。

因?yàn)閔base只支持行級(jí)事物，當(dāng)業(yè)務(wù)需要并發(fā)操作兩行甚至多行記錄時(shí)，hbase本身就無(wú)法提供ACID的支持了。

數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)量過(guò)大除了主從還能如何負(fù)載壓力？

數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)為客戶端的每一個(gè)請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)線程，這些線程針對(duì)特定行數(shù)據(jù)修改必須獲得該行的行鎖，而其他客戶端線程要想修改該數(shù)據(jù)的話，必須等待前面的線程釋放鎖后才被允許。

如果客戶端很多線程都要修改某行數(shù)據(jù)的話，沒(méi)有拿到鎖的線程都會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)端機(jī)器上不斷輪詢，增大數(shù)據(jù)庫(kù)端的壓力。

我們可以使用分布式鎖，把對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)行鎖的等待獲取的輪詢放到每一個(gè)客戶端機(jī)器上去實(shí)現(xiàn)，這樣可以避免數(shù)據(jù)庫(kù)端線程的不斷輪詢。

比如，客戶端在要發(fā)送對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的某行數(shù)據(jù)的操作請(qǐng)求前，在客戶端機(jī)器上進(jìn)行鎖的爭(zhēng)搶，沒(méi)有獲取到鎖，就不會(huì)像數(shù)據(jù)庫(kù)端發(fā)送操作請(qǐng)求，這樣數(shù)據(jù)庫(kù)端就沒(méi)有了輪詢的壓力。

當(dāng)然分布式鎖的引入一定要結(jié)合業(yè)務(wù)的需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不然會(huì)出現(xiàn)鎖id的命名不全導(dǎo)致讀取的數(shù)據(jù)不一致，數(shù)據(jù)過(guò)期失效等問(wèn)題。

使用那種第三方介質(zhì)存放分布式鎖?

目前流行的是zookeeper和redis，兩者各有好處，redis流行的內(nèi)存緩存，且能進(jìn)行水平擴(kuò)容同時(shí)還能提高請(qǐng)求負(fù)載，面對(duì)高并分布式鎖數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)請(qǐng)求能高速響應(yīng)，同時(shí)有aof,哨兵機(jī)制可以防止某臺(tái)宕機(jī)分布式鎖數(shù)據(jù)丟失帶來(lái)的問(wèn)題。

zookeeper我是比較喜歡，因?yàn)樗欠植际揭恢滦运惴╬axos算法的實(shí)現(xiàn)，面對(duì)高負(fù)載請(qǐng)求毫無(wú)壓力，同時(shí)某一臺(tái)宕機(jī)毫不影響分布式鎖數(shù)據(jù)一致性，且附帶了監(jiān)聽(tīng)機(jī)制，當(dāng)某一程序釋放某一個(gè)鎖后，其他程序可以及時(shí)得到通知來(lái)獲得對(duì)該分布式鎖的控制權(quán)，這里的輪詢實(shí)現(xiàn)不需要我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)了。

關(guān)于分布式鎖與線程鎖的介紹從一年前就在編輯中，一直沒(méi)有時(shí)間以一種通俗明了的方式介紹給大家。本人在很多論壇中發(fā)現(xiàn)很多剛?cè)氪髷?shù)據(jù)領(lǐng)域的新人都會(huì)提到分布式鎖，但是并沒(méi)有深刻明白分布式鎖和線程鎖的場(chǎng)景，以至于很多情況下明明線程鎖就可以搞定的卻引入了分布式鎖，讓整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更加復(fù)雜了。

另外要說(shuō)的，zookeeper筆者認(rèn)為是很棒的技術(shù)，雖然在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域只是作為某一個(gè)框架的一個(gè)協(xié)調(diào)者出現(xiàn)，導(dǎo)致很多開(kāi)發(fā)者忽視了他的偉大性。但是我想說(shuō)的，在當(dāng)前火熱的微服務(wù)中，其實(shí)會(huì)借助zookeeper實(shí)現(xiàn)很多功能，比如分布式鎖，配置中心。

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