分布式助手Zookeeper（六）

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散仙，在关于zookeeper的前几篇文章中，除了记录了zookeeper的一些基础知识，也介绍了怎么使用zookeeper来完成，配置文件同步，和主从自动切换的功能，那么，本篇散仙将会介绍下如何使用，zookeeper来完成分布式锁的功能，其实本质上是与主从切换的实现代码是非常类似的，但是功能上强调的重点不一样。
至于，为什么需要分布式锁（公平锁）？为什么不使用JAVA 自带的锁的应用？
1，为什么需要分布式锁？ 因为在分布式环境下，可能会出现一些事务，这时候我们除了可以在存储层的数据库进行控制，也可以在应用层控制，举个例子来讲，中国的飞机路线，我们都知道任何时候，都只能由一架飞机通过，而这个控制这个由谁通过，什么时候通过，是由一个信号控制台来决定的，分布式的环境下由于节点分散在各个地方，各个区域，所以控制起来比较麻烦，这时候我们就可以使用zookeeper来轻松的完成，分布式锁的功能。
2，为什么不使用JAVA自带的锁？JAVA JDK提供了公平锁，与非公平锁，但这种实现是基于同一个JVM来说的，如果同一台机器上，不同的JVM，则可以使用文件锁，来实现，但是这些并不是分布式的模式，虽然可以通过RMI的方式来实现，但比较繁琐。

使用zookeeper来完成分布式锁的步骤如下：

序号	内容
1	创建一个持久znode
2	多个程序并发的去zk服务上，创建一个短暂有时序性的节点路径。
3	各个节点监听，比它小的里面，最大的节点的动态。
4	如果发现，比它小的里面，最大的节点发生锁释放或退出，就自动接替为独占锁
5	没发生改变的节点，继续重复步骤，2,3,4

拓扑图如下所示：


注意上图中的master指的就是，获取锁的实例，这其实跟集群环境里只能有一个master的道理一样。
代码如下：

package com.test;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Collections;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.Watcher.Event.KeeperState;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
/***
* 基于zookeeper实现的
* 分布式公平锁
*
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* QQ技术群交流：324714439
*
* */
public class Lock1  implements Watcher {

/**
* ZK实例
* */
private ZooKeeper zk;
/**原子计数锁，防止在zk没有连上前，执行CURD操作*/
private CountDownLatch down=new CountDownLatch(1);
public Lock1() {
// TODO Auto-generated constructor stub
}

public Lock1(String host)throws Exception {
this.zk=new ZooKeeper(host, 5000, new Watcher() {
@Override
public void process(WatchedEvent event) {
// TODO Auto-generated method stub
/**链接上zk服务，岂可取消阻塞计数**/
if(event.getState()==KeeperState.SyncConnected){
down.countDown();
}
}
});
}
/**
* 字符编码
*
* **/
private static final Charset CHARSET=StandardCharsets.UTF_8;
/***
*
* 此方法是写入数据
* 如果不存在此节点
* 就会新建，已存在就是
* 更新
*
* **/
public void write(String path,String value)throws Exception{
Stat stat=zk.exists(path, false);
if(stat==null){
zk.create(path, value.getBytes(CHARSET), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
}else{
zk.setData(path, value.getBytes(CHARSET), -1);
}
}

/**
*
* 切换锁
*
* **/
public void check()throws Exception{
List<String> list=zk.getChildren("/a", null);
Collections.sort(list);//排序使得节点有次序
if(list.isEmpty()){
System.out.println("此父路径下面没有节点,分布式锁任务完成或还没启动！");
}else{
String start=list.get(0);//获取第一个节点
String data=new String(zk.getData("/a/"+start, false,null));
if(data.equals("a")){//等于本身就启动作为Master
if(list.size()==1){
startMaster();//作为Master启动
}else{
automicSwitch();//对于非第一个启动的节点，会调用此方法，因为他的第一个挂了
//或释放锁了，所以它是抢占的
}
}else{
//非当前节点，就打印当前节点，监控的节点
for(int i=0;i<list.size();i++){
//获取那个节点存的此客户端的模拟IP
String temp=new String(zk.getData("/a/"+list.get(i), false, null));
if(temp.equals("a")){
//因为前面作为首位判断，所以这个出现的位置不可能是首位
//需要监听小节点里面的最大的一个节点
String watchPath=list.get(i-1);
System.out.println("Lock1监听的是:  "+watchPath);
zk.exists("/a/"+watchPath, this);//监听此节点的详细情况，如果发生节点注销事件
//则会触发自身的process方法
break;//结束循环
}
}
}

}
}

@Override
public void process(WatchedEvent event) {
// TODO Auto-generated method stub
if(event.getType()==Event.EventType.NodeDeleted){
//如果发现，监听的节点，挂掉了，那么就重新，进行监听
try{
System.out.println("注意有锁退出或释放，公平锁开始抢占........");
check();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
*
* 读取数据，给定一个路径和
* 监听事件
*
* ***/
public String read(String path,Watcher watch)throws Exception{
byte[] data=zk.getData(path, watch, null);

return new String(data,CHARSET);
}
SimpleDateFormat f=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

/**
* 关闭zk连接
*
* **/
public void close()throws Exception{
zk.close();
}

/**
* 释放锁
* @throws Exception
*/
public void automicSwitch()throws Exception{
// System.out.println("有节点释放锁，Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));
System.out.println("Lock1的上级锁节点退出或释放锁了，Lock1锁占入.......,  时间  "+f.format(new Date()));
}
/**
* 创建一个持久node，
*
* **/
public void createPersist()throws Exception{
zk.create("/a", "主节点".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
System.out.println("创建主节点成功........");

}
/***
* 创建锁node，注意是抢占 的
*
*
* */
public void createTemp()throws Exception{
zk.create("/a/b", "a".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);
System.out.println("Lock1注册锁成功，进入公平队列...........");
}
public static void main(String[] args)throws Exception {
//Slave s=new Slave("192.168.120.128:2181");
Lock1 lock=new Lock1("192.168.120.128:2181");
//  lock.createPersist();//创建主节点
lock.createTemp();//注册临时有序节点
lock.check();
Thread.sleep(Long.MAX_VALUE);
//lock.close();
}
/***
* 获取锁成功
*
* */
public void startMaster(){
System.out.println("Lock1节点获取锁了，其他节点等待........");
}
}


代码如上，所示，测试的时候，需要搭建一个3个节点的zookeeper集群，关于怎么搭建zookeeper集群，散仙前面的文章里有介绍，需要注意的是myid文件不要漏掉。
上面这个类，需要拷贝多份，并改变里面的节点的值，放在不同的eclipse中，进行模拟测试。