文章详情

短信预约-IT技能 免费直播动态提醒

请输入下面的图形验证码

提交验证

短信预约提醒成功

InterProcessMutex实现zookeeper分布式锁原理是什么

2023-06-29 14:20

关注

这篇“InterProcessMutex实现zookeeper分布式锁原理是什么”文章的知识点大部分人都不太理解,所以小编给大家总结了以下内容,内容详细,步骤清晰,具有一定的借鉴价值,希望大家阅读完这篇文章能有所收获,下面我们一起来看看这篇“InterProcessMutex实现zookeeper分布式锁原理是什么”文章吧。

原理简介:

zookeeper实现分布式锁的原理就是多个节点同时在一个指定的节点下面创建临时会话顺序节点,谁创建的节点序号最小,谁就获得了锁,并且其他节点就会监听序号比自己小的节点,一旦序号比自己小的节点被删除了,其他节点就会得到相应的事件,然后查看自己是否为序号最小的节点,如果是,则获取锁

zookeeper节点图分析

InterProcessMutex实现zookeeper分布式锁原理是什么

InterProcessMutex实现的锁机制是公平且互斥的,公平的方式是按照每个请求的顺序进行排队的。

InterProcessMutex实现的InterProcessLock接口,InterProcessLock主要规范了如下几个方法:

// 获取互斥锁public void acquire() throws Exception;// 在给定的时间内获取互斥锁public boolean acquire(long time, TimeUnit unit) throws Exception;// 释放锁处理public void release() throws Exception;// 如果此JVM中的线程获取了互斥锁,则返回trueboolean isAcquiredInThisProcess();

接下来我们看看InterProcessMutex中的实现,它究竟有哪些属性,以及实现细节

public class InterProcessMutex implements InterProcessLock, Revocable<InterProcessMutex> {    // LockInternals是真正实现操作zookeeper的类,它内部包含连接zookeeper客户端的CuratorFramework    // LockInternals的具体实现后面我会讲到    private final LockInternals internals;  // basePath是锁的根结点,所有的临时有序的节点都是basePath的子节点,    private final String basePath;    //     private final ConcurrentMap<Thread, LockData> threadData = Maps.newConcurrentMap();// LockData封装了请求对应的线程(owningThread)、锁的重入的次数(lockCount)、线程对应的临时节点(lockPath)    private static class LockData {        final Thread owningThread;        final String lockPath;      // 原子性的        final AtomicInteger lockCount = new AtomicInteger(1);        private LockData(Thread owningThread, String lockPath)        {            this.owningThread = owningThread;            this.lockPath = lockPath;        }    }      private static final String LOCK_NAME = "lock-";    // 获取互斥锁,阻塞【InterProcessLock的实现】    @Override    public void acquire() throws Exception {      // 获取锁,一直等待        if ( !internalLock(-1, null) ) {            throw new IOException("Lost connection while trying to acquire lock: " + basePath);        }    }    // 获取互斥锁,指定时间time【InterProcessLock的实现】    @Override    public boolean acquire(long time, TimeUnit unit) throws Exception {        return internalLock(time, unit);    }    // 当前线程是否占用锁中【InterProcessLock的实现】    @Override    public boolean isAcquiredInThisProcess() {        return (threadData.size() > 0);    }    //如果调用线程与获取互斥锁的线程相同,则执行一次互斥锁释放。如果线程已多次调用acquire,当此方法返回时,互斥锁仍将保留 【InterProcessLock的实现】    @Override    public void release() throws Exception {        Thread currentThread = Thread.currentThread(); //当前线程        LockData lockData = threadData.get(currentThread); //线程对应的锁信息        if ( lockData == null ) {            throw new IllegalMonitorStateException("You do not own the lock: " + basePath);        }      // 因为获取到的锁是可重入的,对lockCount进行减1,lockCount=0时才是真正释放锁        int newLockCount = lockData.lockCount.decrementAndGet();        if ( newLockCount > 0 ) {            return;        }        if ( newLockCount < 0 ) {            throw new IllegalMonitorStateException("Lock count has gone negative for lock: " + basePath);        }        try {          // 到这里时lockCount=0,具体释放锁的操作交给LockInternals中的releaseLock方法实现            internals.releaseLock(lockData.lockPath);        }        finally {            threadData.remove(currentThread);        }    }  // 获取basePath根结点下的所有临时节点的有序集合  public Collection<String> getParticipantNodes() throws Exception {        return LockInternals.getParticipantNodes(internals.getClient(), basePath, internals.getLockName(), internals.getDriver());    }      boolean isOwnedByCurrentThread() {        LockData lockData = threadData.get(Thread.currentThread());        return (lockData != null) && (lockData.lockCount.get() > 0);    }  protected String getLockPath() {        LockData lockData = threadData.get(Thread.currentThread());        return lockData != null ? lockData.lockPath : null;    }  // acquire()中调用的internalLock()方法  private boolean internalLock(long time, TimeUnit unit) throws Exception {        Thread currentThread = Thread.currentThread();        LockData lockData = threadData.get(currentThread);        if ( lockData != null ) {            // 如果当前线程已经获取到了锁,那么将重入次数lockCount+1,返回true            lockData.lockCount.incrementAndGet();            return true;        }      // attemptLock方法是获取锁的真正实现,lockPath是当前线程成功在basePath下创建的节点,若lockPath不为空代表成功获取到锁        String lockPath = internals.attemptLock(time, unit, getLockNodeBytes());        if ( lockPath != null ) {          // lockPath封装到当前线程对应的锁信息中            LockData newLockData = new LockData(currentThread, lockPath);            threadData.put(currentThread, newLockData);            return true;        }        return false;    }}

接下来我们看看InterProcessMutex中使用的LockInternals类的实现细节

public class LockInternals {    private final CuratorFramework                  client; // 连接zookeeper的客户端    private final String                            path;// 等于basePath,InterProcessMutex中传进来的    private final String                            basePath; // 根结点    private final LockInternalsDriver               driver; // 操作zookeeper节点的driver    private final String                            lockName; // "lock-"    private final AtomicReference<RevocationSpec>   revocable = new AtomicReference<RevocationSpec>(null);      private final CuratorWatcher                    revocableWatcher = new CuratorWatcher() {        @Override        public void process(WatchedEvent event) throws Exception {            if ( event.getType() == Watcher.Event.EventType.NodeDataChanged ) {                checkRevocableWatcher(event.getPath());            }        }    };    // 监听节点的监听器,若被监听的节点有动静,则唤醒 notifyFromWatcher()=>notifyAll();   private final Watcher watcher = new Watcher() {        @Override        public void process(WatchedEvent event) {            notifyFromWatcher();        }    };   private volatile int    maxLeases;  // 获取basePath的子节点,排序后的  public static List<String> getSortedChildren(CuratorFramework client, String basePath, final String lockName, final LockInternalsSorter sorter) throws Exception    {        List<String> children = client.getChildren().forPath(basePath);        List<String> sortedList = Lists.newArrayList(children);        Collections.sort        (            sortedList,            new Comparator<String>()            {                @Override                public int compare(String lhs, String rhs)                {                    return sorter.fixForSorting(lhs, lockName).compareTo(sorter.fixForSorting(rhs, lockName));                }            }        );        return sortedList;    }  // 尝试获取锁【internalLock=>attemptLock】  String attemptLock(long time, TimeUnit unit, byte[] lockNodeBytes) throws Exception    {// 开始时间        final long      startMillis = System.currentTimeMillis();       // 记录等待时间        final Long      millisToWait = (unit != null) ? unit.toMillis(time) : null;        final byte[]    localLockNodeBytes = (revocable.get() != null) ? new byte[0] : lockNodeBytes;      // 重试次数        int             retryCount = 0;      // 当前节点        String          ourPath = null;      // 是否获取到锁的标志        boolean         hasTheLock = false;      // 是否放弃获取到标志        boolean         isDone = false;      // 不停尝试获取        while ( !isDone )        {            isDone = true;            try            {// 创建当前线程对应的节点                ourPath = driver.createsTheLock(client, path, localLockNodeBytes);              // internalLockLoop中获取                hasTheLock = internalLockLoop(startMillis, millisToWait, ourPath);            }            catch ( KeeperException.NoNodeException e )            {// 是否可再次尝试                if ( client.getZookeeperClient().getRetryPolicy().allowRetry(retryCount++, System.currentTimeMillis() - startMillis, RetryLoop.getDefaultRetrySleeper()) )                {                    isDone = false;                }                else                {                    throw e;                }            }        }// 获取到锁后,返回当前线程对应创建的节点路径        if ( hasTheLock )        {            return ourPath;        }        return null;    }  // 循环获取【attemptLock=>internalLockLoop】  private boolean internalLockLoop(long startMillis, Long millisToWait, String ourPath) throws Exception    {        boolean     haveTheLock = false; // 是否拥有分布式锁        boolean     doDelete = false;// 是否需要删除当前节点        try        {            if ( revocable.get() != null )            {                client.getData().usingWatcher(revocableWatcher).forPath(ourPath);            }// 循环尝试获取锁            while ( (client.getState() == CuratorFrameworkState.STARTED) && !haveTheLock )            {// 得到basePath下排序后的临时子节点                List<String>        children = getSortedChildren();              // 获取之前创建的当前线程对应的子节点                String              sequenceNodeName = ourPath.substring(basePath.length() + 1); // +1 to include the slash// 判断是否获取到锁,没有就返回监听路径                PredicateResults    predicateResults = driver.getsTheLock(client, children, sequenceNodeName, maxLeases);              // 成功获取到                if ( predicateResults.getsTheLock() )                {                    haveTheLock = true;                }                else                {// 没有获取到锁,监听前一个临时顺序节点                    String  previousSequencePath = basePath + "/" + predicateResults.getPathToWatch();                    synchronized(this)                    {                        try                         {                           // 上一个临时顺序节点如果被删除,会唤醒当前线程继续竞争锁                            client.getData().usingWatcher(watcher).forPath(previousSequencePath);                            if ( millisToWait != null )                            {                                millisToWait -= (System.currentTimeMillis() - startMillis);                                startMillis = System.currentTimeMillis();                              // 获取锁超时                                if ( millisToWait <= 0 )                                {                                    doDelete = true;    // timed out - delete our node                                    break;                                }                                wait(millisToWait);                            }                            else                            {                                wait();                            }                        }                        catch ( KeeperException.NoNodeException e )                         {                            // it has been deleted (i.e. lock released). Try to acquire again                        }                    }                }            }        }        catch ( Exception e )        {            ThreadUtils.checkInterrupted(e);            doDelete = true;            throw e;        }        finally        {            if ( doDelete )            {              // 因为获取锁超时,所以删除之前创建的临时子节点                deleteOurPath(ourPath);            }        }        return haveTheLock;    }    private void deleteOurPath(String ourPath) throws Exception {        try        {          // 删除            client.delete().guaranteed().forPath(ourPath);        }        catch ( KeeperException.NoNodeException e )        {            // ignore - already deleted (possibly expired session, etc.)        }    }   }

StandardLockInternalsDriver implements LockInternalsDriver

// 前面internalLockLoop方法中driver.getsTheLock执行的方法@Override    public PredicateResults getsTheLock(CuratorFramework client, List<String> children, String sequenceNodeName, int maxLeases) throws Exception    {    // 获取子节点在临时顺序节点列表中的位置        int             ourIndex = children.indexOf(sequenceNodeName);        // 检验子节点在临时顺序节点列表中是否有效        validateOurIndex(sequenceNodeName, ourIndex);        // 若当前子节点的位置<maxLeases,代表可获取锁【maxLeases默认=1,若ourIndex=0,代笔自己位置最小】        boolean         getsTheLock = ourIndex < maxLeases;        // getsTheLock=true,则不需要监听前maxLeases的节点【maxLeases默认=1,代表监听前面最靠近自己的节点】        String          pathToWatch = getsTheLock ? null : children.get(ourIndex - maxLeases);        return new PredicateResults(pathToWatch, getsTheLock);    }

以上就是关于“InterProcessMutex实现zookeeper分布式锁原理是什么”这篇文章的内容,相信大家都有了一定的了解,希望小编分享的内容对大家有帮助,若想了解更多相关的知识内容,请关注编程网行业资讯频道。

阅读原文内容投诉

免责声明:

① 本站未注明“稿件来源”的信息均来自网络整理。其文字、图片和音视频稿件的所属权归原作者所有。本站收集整理出于非商业性的教育和科研之目的,并不意味着本站赞同其观点或证实其内容的真实性。仅作为临时的测试数据,供内部测试之用。本站并未授权任何人以任何方式主动获取本站任何信息。

② 本站未注明“稿件来源”的临时测试数据将在测试完成后最终做删除处理。有问题或投稿请发送至: 邮箱/279061341@qq.com QQ/279061341

软考中级精品资料免费领

  • 历年真题答案解析
  • 备考技巧名师总结
  • 高频考点精准押题
  • 2024年上半年信息系统项目管理师第二批次真题及答案解析(完整版)

    难度     813人已做
    查看
  • 【考后总结】2024年5月26日信息系统项目管理师第2批次考情分析

    难度     354人已做
    查看
  • 【考后总结】2024年5月25日信息系统项目管理师第1批次考情分析

    难度     318人已做
    查看
  • 2024年上半年软考高项第一、二批次真题考点汇总(完整版)

    难度     435人已做
    查看
  • 2024年上半年系统架构设计师考试综合知识真题

    难度     224人已做
    查看

相关文章

发现更多好内容

猜你喜欢

AI推送时光机
位置:首页-资讯-后端开发
咦!没有更多了?去看看其它编程学习网 内容吧
首页课程
资料下载
问答资讯