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在分布式系统中实现高效的读锁(允许多个读操作并发,只阻塞写操作),通常采用读写锁(Read-Write Lock) 模式。以下是几种高效的实现方案:
方案一:基于 Redis 的读写锁(推荐)
使用 Redis 的原子操作和 Lua 脚本实现分布式读写锁,避免阻塞读操作。
核心思路:
- 读锁(Read Lock):- 使用计数器记录当前读锁数量。
- 读操作只需检查是否有写锁,无则直接进入。
 
- 写锁(Write Lock):- 写操作需等待所有读锁释放,并阻止新读锁。
 
实现步骤:
- 定义 Redis Key: - lock:resource:写锁标记(存在即表示有写锁)。
- read_count:resource:读锁计数器。
 
- 读锁获取(非阻塞): - -- Lua 脚本(原子执行) if redis.call("EXISTS", "lock:resource") == 0 thenredis.call("INCR", "read_count:resource")return "ACQUIRED" elsereturn "WAIT" -- 有写锁时需等待 end
- 读锁释放: - DECR read_count:resource
- 写锁获取(阻塞读): - -- 1. 设置写锁标记(设置超时防死锁) SET lock:resource <client_id> EX 30 NX -- 2. 等待读计数器归零 while redis.call("GET", "read_count:resource") ~= "0" dosleep(100ms) end
- 写锁释放: - DEL lock:resource
优化点:
- 避免读锁饥饿: 写锁等待时,新读请求可排队(通过 Redis 队列或 Redisson 的公平锁)。
- 超时机制: 为锁设置 TTL,避免死锁。
- 订阅通知: 用 Redis 的 Pub/Sub 通知读锁释放事件,减少轮询。
方案二:基于 ZooKeeper 的读写锁
利用 ZooKeeper 的临时顺序节点实现公平读写锁。
实现步骤:
- 节点结构: - /lock/resource/read-:读锁节点(临时顺序节点)。
- /lock/resource/write-:写锁节点(临时顺序节点)。
 
- 读锁获取: - 创建临时顺序节点:/lock/resource/read-00001。
- 检查是否有更早的写锁节点:- 若无,则获取锁。
- 若有,则监听前一个写节点的删除事件。
 
 
- 创建临时顺序节点:
- 写锁获取: - 创建临时顺序节点:/lock/resource/write-00001。
- 检查是否有更早的读/写节点:- 若无,则获取锁。
- 若有,则监听前一个节点的删除事件。
 
 
- 创建临时顺序节点:
- 锁释放: 删除对应节点。 
优点:
- 天然公平,避免饥饿。
- 通过 Watcher 机制减少轮询。
方案三:使用现成库(推荐)
直接使用成熟的分布式锁库,如 Redisson(基于 Redis)或 Curator(基于 ZooKeeper)。
Redisson 示例:
// 初始化 Redisson 客户端
RedissonClient client = Redisson.create();
RReadWriteLock rwLock = client.getReadWriteLock("resource_lock");// 读锁(不阻塞其他读操作)
RLock readLock = rwLock.readLock();
readLock.lock();
try {// 读操作...
} finally {readLock.unlock();
}// 写锁(阻塞所有读写)
RLock writeLock = rwLock.writeLock();
writeLock.lock();
try {// 写操作...
} finally {writeLock.unlock();
}优势:
- 自动处理锁续期、超时和重试。
- 支持公平锁和非公平锁。
关键注意事项:
- 避免死锁:- 为锁设置超时时间(如 Redis 的 EX选项)。
- 客户端崩溃时,ZooKeeper 临时节点自动释放。
 
- 为锁设置超时时间(如 Redis 的 
- 性能优化:- 减少网络交互:使用 Lua 脚本合并多个 Redis 操作。
- 本地缓存:读多写少时,可用本地缓存减少分布式锁竞争。
 
- 一致性保障:- 写操作完成后,需通知所有节点更新缓存(如通过 Redis Pub/Sub)。
 
总结
- 推荐方案: 使用 Redisson 或 Curator 等成熟库,避免重复造轮子。
- 自研要点: 若需自研,优先基于 Redis + Lua 实现,确保原子性。
- 核心目标: 读操作仅检查写锁是否存在(不阻塞其他读),写操作需等待所有读锁释放。
通过以上方案,可实现高效的分布式读锁,最大化读操作的并发性
