分布式锁是什么
想象一下，你正在参加一个世界各地的烘焙大赛。每位参赛者都必须使用同一台独特的烘焙机来制作自己的杰作。问题是，这台烘焙机只能同时被一个人使用。如果没有一个公平的系统来决定谁可以使用烘焙机，那么混乱就会随之而来。有些参赛者可能会一次又一次地占用机器，而其他人则无法使用。这就是分布式锁要解决的问题，但在一个分布式计算环境中，而不是烘焙比赛。
为什么要有分布式锁？
在分布式系统中，我们有多个参赛者——也就是多个服务器或进程——它们都想要访问和修改共享资源，就像那台独特的烘焙机一样。这些资源可能是数据库中的记录、文件系统中的文件或是其他任何形式的数据。如果没有一种机制来保证在同一时间只有一个参赛者（服务器/进程）可以使用这些资源，那么我们就会遇到各种问题，比如数据不一致、数据丢失甚至系统崩溃。分布式锁就像是一个公平的裁判，确保每个参赛者轮流使用烘焙机。
不用分布式锁会有什么问题？
没有分布式锁，就像没有裁判监督烘焙大赛一样。参赛者可能会争抢烘焙机，导致一些蛋糕半途而废，甚至有些蛋糕被多次重复烘烤，最终烧焦。在分布式系统中，这意味着多个进程可能会同时尝试修改同一个数据项，造成数据覆盖、损坏或丢失，最终影响系统的稳定性和可靠性。
一般怎么设计分布式锁？
设计分布式锁就像是为烘焙大赛设计一个高效且公平的排队系统。以下是一些关键的设计考虑：
1. 独占性
锁必须确保在任何给定的时间点，只有一个参赛者可以使用烘焙机。在分布式锁的语境中，这意味着任何时候只有一个进程可以持有锁。
2. 死锁避免
如果一个参赛者在使用烘焙机后忘记告诉裁判他已经完成，那么烘焙机就会被无限期地锁定，其他人无法使用。分布式锁系统需要包含机制来避免或解决死锁，例如通过锁超时。
3. 容错性
如果负责通知使用权的裁判突然晕倒了，应该有备用裁判立即接手，以确保比赛继续进行。在分布式锁的设计中，这意味着系统必须能够处理节点故障，而不会导致整个锁系统瘫痪。
4. 可伸缩性
随着参赛者的增加，排队系统需要能够有效地处理更多的请求，而不会导致延迟或瓶颈。分布式锁需要能够随着系统的扩展而扩展，以处理更多的锁请求。
实现分布式锁的常见方案
1. 数据库锁
使用数据库系统的锁机制或特殊的表来管理锁的状态。这就像是在裁判的记录本上写下谁正在使用烘焙机。
2. 基于缓存系统的锁
利用像Redis这样的缓存系统，通过原子操作来实现锁的功能。这相当于裁判有一个快速的记录板，可以迅速更新谁是下一个使用烘焙机的人。
3. 分布式协调服务
使用像ZooKeeper这样的协调服务来管理锁。ZooKeeper提供了一个集中式的服务，用于维护配置信息、命名服务、提供分布式同步和提供组服务。这就像有一个中央控制室，它监视着每个参赛者，并确保一切都按照规则进行。
分布式锁是分布式系统中不可或缺的组件，就像烘焙大赛中不可或缺的裁判。正确实现和使用分布式锁可以确保系统的一致性和稳定性，就像一个公平的比赛可以确保每个参赛者都有机会展现自己的烘焙技能。
分布式锁和传统的锁（也称为独占锁或互斥锁）是在多线程或多进程环境中控制共享资源访问的两种不同方式。让我先给你讲解一下它们的区别和特点。
传统的锁（独占锁）
传统的锁是指在单个进程或单个计算机内部使用的锁，用于保护共享资源，以确保同一时间只有一个线程可以访问该资源。在 Java 中，传统的锁通常是通过关键字 synchronized 或 ReentrantLock 来实现的。
特点：
- 单进程使用：传统的锁只能在单个进程内部使用，无法跨越多个计算机或进程。
- 线程级别：传统的锁是针对线程的，同一进程内的不同线程之间需要竞争锁来访问共享资源。
分布式锁
分布式锁是一种在分布式系统中实现的锁机制，用于保护共享资源，以确保不同节点或进程之间的并发访问。分布式锁通常使用分布式锁服务（如 Redis、ZooKeeper 等）来实现。
特点：
- 跨进程/节点使用：分布式锁可以在多个计算机或进程之间使用，可以跨越不同的节点和进程。
- 分布式环境：分布式锁用于处理分布式系统中的并发访问，确保不同节点之间的数据一致性和并发控制。
区别
- 范围：传统的锁适用于单个进程内部，而分布式锁适用于多个进程或节点之间。
- 实现方式：传统的锁通常是通过锁对象或关键字实现，而分布式锁通常使用分布式锁服务实现。
- 并发控制：传统的锁用于控制同一进程内的线程并发访问，而分布式锁用于控制不同节点或进程之间的并发访问。
