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3	分布式锁	ZHub 分布式锁功能详解

分布式锁

ZHub 提供了分布式锁功能，支持多客户端环境下的资源互斥访问控制。

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功能特性

• 分布式互斥: 多个客户端实例之间互斥访问共享资源
• 自动超时: 支持锁超时自动释放，避免死锁
• 非阻塞获取: 支持尝试获取锁，立即返回结果
• 自动释放: 支持手动释放锁，确保资源及时释放

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基础使用

1. 阻塞式获取锁

// 获取锁，会阻塞直到获取成功或超时
Lock lock = zhub.lock("resource-key", 30); // 30秒超时
try {
    if (lock.success()) {
        System.out.println("获取到锁，开始处理业务");
        // 执行业务逻辑
        Thread.sleep(5000); // 模拟业务处理
    } else {
        System.out.println("获取锁失败");
    }
} finally {
    lock.unLock(); // 释放锁
}

2. 非阻塞式获取锁

// 尝试获取锁，立即返回结果
Lock lock = zhub.tryLock("resource-key", 30);
if (lock.success()) {
    try {
        System.out.println("获取到锁，开始处理业务");
        // 执行业务逻辑
    } finally {
        lock.unLock(); // 释放锁
    }
} else {
    System.out.println("未获取到锁，资源被其他客户端占用");
}

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高级用法

1. 锁超时处理

public void processWithTimeout(String resourceKey, int timeoutSeconds) {
    Lock lock = zhub.tryLock(resourceKey, timeoutSeconds);
    if (!lock.success()) {
        System.out.println("资源被占用，请稍后重试");
        return;
    }
    
    try {
        // 业务处理
        processResource(resourceKey);
    } finally {
        lock.unLock();
    }
}

2. 锁重试机制

public boolean processWithRetry(String resourceKey, int maxRetries) {
    for (int i = 0; i < maxRetries; i++) {
        Lock lock = zhub.tryLock(resourceKey, 10);
        if (lock.success()) {
            try {
                // 业务处理
                processResource(resourceKey);
                return true;
            } finally {
                lock.unLock();
            }
        }
        
        // 等待一段时间后重试
        try {
            Thread.sleep(1000 * (i + 1)); // 递增等待时间
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            break;
        }
    }
    return false;
}

3. 锁监控和统计

public class LockMonitor {
    private final ZHubClient zhub;
    private final Map<String, LockInfo> lockStats = new ConcurrentHashMap<>();
    
    public void acquireLock(String key, int timeout) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        Lock lock = zhub.lock(key, timeout);
        
        if (lock.success()) {
            long acquireTime = System.currentTimeMillis() - startTime;
            lockStats.put(key, new LockInfo(key, acquireTime, System.currentTimeMillis()));
            System.out.println("锁获取成功，耗时: " + acquireTime + "ms");
        }
    }
    
    public void releaseLock(String key) {
        LockInfo info = lockStats.remove(key);
        if (info != null) {
            long holdTime = System.currentTimeMillis() - info.acquireTime;
            System.out.println("锁持有时间: " + holdTime + "ms");
        }
    }
    
    static class LockInfo {
        String key;
        long acquireTime;
        long acquireDuration;
        
        LockInfo(String key, long acquireDuration, long acquireTime) {
            this.key = key;
            this.acquireDuration = acquireDuration;
            this.acquireTime = acquireTime;
        }
    }
}

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实现原理

服务端实现

ZHub 服务端锁管理结构：

// 锁结构
type Lock struct {
    Key      string
    UUID     string
    Duration int
    Conn     *ZConn
    CreateTime time.Time
}

// 锁管理
type ZBus struct {
    locks map[string][]*Lock  // 锁映射表
    // ... 其他字段
}

客户端实现

ZHub 客户端锁实现结构：

public class Lock {
    protected String name;        // 锁名称
    protected String uuid;        // 锁唯一标识
    protected int duration;       // 锁持续时间
    protected boolean success;    // 获取是否成功
    protected ZHubClient hubClient; // 客户端引用
}

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最佳实践

1. 锁命名规范

// 推荐：使用有意义的锁名称
String lockKey = "user:update:" + userId;
String lockKey = "order:process:" + orderId;
String lockKey = "cache:refresh:" + cacheType;

// 避免：使用无意义的锁名称
String lockKey = "lock1";
String lockKey = "temp";

2. 超时时间设置

// 根据业务处理时间设置合理的超时时间
int shortTaskTimeout = 5;   // 短任务：5秒
int mediumTaskTimeout = 30; // 中等任务：30秒
int longTaskTimeout = 300;  // 长任务：5分钟

// 避免设置过短或过长的超时时间
int tooShort = 1;    // 太短，可能导致获取失败
int tooLong = 3600;  // 太长，可能导致资源长时间占用

3. 异常处理

public void safeProcess(String resourceKey) {
    Lock lock = null;
    try {
        lock = zhub.lock(resourceKey, 30);
        if (lock.success()) {
            // 业务处理
            processResource(resourceKey);
        }
    } catch (Exception e) {
        logger.error("处理资源时发生异常", e);
    } finally {
        if (lock != null && lock.success()) {
            try {
                lock.unLock();
            } catch (Exception e) {
                logger.error("释放锁时发生异常", e);
            }
        }
    }
}

4. 性能优化

// 使用 tryLock 避免长时间阻塞
public boolean tryProcess(String resourceKey) {
    Lock lock = zhub.tryLock(resourceKey, 5);
    if (!lock.success()) {
        return false; // 快速失败
    }
    
    try {
        processResource(resourceKey);
        return true;
    } finally {
        lock.unLock();
    }
}

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注意事项

1. 死锁预防

• 避免嵌套锁的使用
• 设置合理的锁超时时间
• 确保锁的释放逻辑正确

2. 性能考虑

• 锁的粒度要适中，不要过细或过粗
• 避免长时间持有锁
• 考虑使用非阻塞的 tryLock

3. 错误处理

• 始终在 finally 块中释放锁
• 处理锁获取失败的情况
• 记录锁的使用情况用于监控

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监控和调试

1. 锁状态查询

# 通过管理接口查看锁状态
curl http://127.0.0.1:711/_/info

2. 日志监控

// 在客户端代码中添加锁使用日志
logger.info("尝试获取锁: " + resourceKey);
Lock lock = zhub.lock(resourceKey, 30);
if (lock.success()) {
    logger.info("锁获取成功: " + resourceKey);
} else {
    logger.warn("锁获取失败: " + resourceKey);
}

3. 性能指标

• 锁获取成功率
• 锁平均持有时间
• 锁等待时间
• 锁竞争频率