互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的演進(jìn)

在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展之初，系統(tǒng)比較簡單，消耗資源小，用戶訪問量也比較少，我們只部署一個(gè)Tomcat應(yīng)用就可以滿足需求。系統(tǒng)架構(gòu)圖如下:

一個(gè)Tomcat可以看作是一個(gè)JVM進(jìn)程，當(dāng)大量的請求并發(fā)到達(dá)系統(tǒng)時(shí)，所有的請求都落在這唯一的一個(gè)Tomcat上，如果某些請求方法是需要加鎖的，比如:秒殺扣減庫存，是可以滿足需求的，這和我們前面章節(jié)所講的內(nèi)容是一樣的。但是隨著訪問量的增加，導(dǎo)致一個(gè)Tomcat難以支撐，這時(shí)我們就要集群部署Tomcat，使用多個(gè)Tomcat共同支撐整個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如下:

上圖中，我們部署了兩個(gè)Tomcat，共同支撐系統(tǒng)。當(dāng)一個(gè)請求到達(dá)系統(tǒng)時(shí)，首先會經(jīng)過Nginx，Nginx主要是做負(fù)載轉(zhuǎn)發(fā)的，它會根據(jù)自己配置的負(fù)載均衡策略將請求轉(zhuǎn)發(fā)到其中的一個(gè)Tomcat中。當(dāng)大量的請求并發(fā)訪問時(shí)，兩個(gè)Tomcat共同承擔(dān)所有的訪問量，這時(shí)，我們同樣在秒殺扣減庫存的場景中，使用單體應(yīng)用鎖，還能夠滿足要求嗎?

單體應(yīng)用鎖的局限性

如上圖所示，在整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中，存在兩個(gè)Tomcat,每個(gè)Tomcat是 -個(gè)JVM。在進(jìn)行秒殺業(yè)務(wù)的時(shí)候，由于大家都在搶購秒殺商品，大量的請求同時(shí)到達(dá)系統(tǒng)，通過Nginx分 發(fā)到兩個(gè)Tomcat上。我們通過一個(gè)極端的案例場景， 可以更好地理解單體應(yīng)用鎖的局限性。假如，秒殺商品的數(shù)量只有1個(gè)，這時(shí)，這些大量的請求當(dāng)中，只有一個(gè)請求可以成功的搶到這個(gè)商品，這就需要在扣減庫存的方法.上加鎖，扣減庫存的動作只能一個(gè)一個(gè)去執(zhí)行，而不能同時(shí)去執(zhí)行如果同時(shí)執(zhí)行，這1個(gè)商品可能同時(shí)被多個(gè)人搶到，從而產(chǎn)生超賣現(xiàn)象。加鎖之后，扣減庫存的動作一個(gè)一個(gè)去執(zhí)行，凡是將庫存扣減為負(fù)數(shù)的，都拋出異常，提示該用戶沒有搶到商品。通過加鎖看似解決了秒殺的問題,但是事實(shí)，上真的是這樣嗎?

我們看到系統(tǒng)中存在兩個(gè)Tomcat,我們加的鎖是JDK提供的鎖，這種鎖只能在一個(gè)JVM下起作用，也就是在一個(gè)Tomcat內(nèi)是沒有問題的。當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的Tomcat時(shí)，大量的并發(fā)請求分散到不同的Tomcat_上，在每一一個(gè)Tomcat中都可以防止并發(fā)的產(chǎn)生，但是在多個(gè)Tomcat之間，每個(gè)Tomcat中獲得鎖的這個(gè)請求，又產(chǎn)生了并發(fā)從而產(chǎn)生超賣現(xiàn)象。這也就是單體應(yīng)用鎖的局限性，它只能在一個(gè)JVM內(nèi)加鎖，而不能從這個(gè)應(yīng)用層面去加鎖。

那么這個(gè)問題如何解決呢?這就需要使用分布式鎖了，在整個(gè)應(yīng)用層面去加鎖。什么是分布式鎖呢?我們怎么去使用分布式鎖呢?

什么是分布式鎖

在說分布式鎖之前，我們看一看單體應(yīng)用鎖的特點(diǎn)，單體應(yīng)用鎖是在一個(gè)JVM進(jìn)程內(nèi)有效，無法跨JVM、跨進(jìn)程。那么分布式鎖的定義就出來了，分布式鎖就是可以跨越多個(gè)JVM、跨越多個(gè)進(jìn)程的鎖，這種鎖就叫做分布式鎖。

分布式鎖的設(shè)計(jì)思路

在上圖中，由于Tomcat是由Java啟動的，所以每個(gè)Tomcat可以看成一個(gè)JVM，JVM內(nèi)部的鎖是無法跨越多個(gè)進(jìn)程的。所以，我們要實(shí)現(xiàn)分布式鎖，我們只能在這些JVM之外去尋找，通過其他的組件來實(shí)現(xiàn)分布式鎖。系統(tǒng)的架構(gòu)如圖所示:

兩個(gè)Tomcat通過第三方的組件實(shí)現(xiàn)跨JVM、跨進(jìn)程的分布式鎖。這就是分布式鎖的解決思路，找到所有JVM可以共同訪問的第三方組件，通過第三方組件實(shí)現(xiàn)分布式鎖。

目前存在的分布式的方案

分布式鎖都是通過第三方組件來實(shí)現(xiàn)的，目前比較流行的分布式鎖的解決方案有:

• 數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖，但是在高并發(fā)的情況下對數(shù)據(jù)庫壓力較大，所以很少使用。
• Redis，借助Redis也可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖，而且Redis的Java客戶端種類很多，使用的方法也不盡相同。
• Zookeeper，Zookeeper也可以實(shí)現(xiàn)分布式鎖，同樣Zookeeper 也存在多個(gè)Java客戶端，使用方法也不相同。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java中单体应用锁的局限性&分布式锁的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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