ZooKeeper提供分布式协调服务，应用非常广泛，虽然出现了其他服务发现组件，比如etcd、consul，但是仍然可以看到ZooKeeper在Kafka、Solr、Hbase、Stom等方面的应用。分布式锁是其中一个使用特性，分布式锁包含排他锁和共享锁两类锁。
1. 排他锁
1.1 简介
又称为写锁或者独占锁，是一种基本的锁类型。若事务T1对数据对象O1加上了排他锁，在加锁期间，仅允许事务T1对O1进行读取和更新操作，直到T1释放了锁，其他事务才能对这个数据对象进行任何类型的操作。
1.2 如何使用排他锁
1）在Java开发中，有两种常见的方式来定义锁，分别是synchronized和ReentrantLock。ZooKeeper通过其上的一个数据节点表示一个锁，例如创建的临时节点/exclusive/lock就可以表示一个锁。
2）在获取排他锁时，所有客户端节点都会调用create()接口，在/exclusive下创建节点/exclusive/lock。ZK保证在所有客户端中，只有一个客户端能够创建成功，就可以认为该客户端获取到锁。同时，所有没有获取到锁的客户端需要在/exclusive/lock节点注册一个Watcher监听，以便实时监听lock节点的变更情况。
3）在下面的两种情况下，可能会释放锁。
（1）当前获取锁的客户端机器发生宕机，ZK上的临时节点会被移除。
（2）正常执行完业务逻辑后，客户端会主动删除创建的临时节点。
无论在哪种情况下移除了lock节点，ZK都会通知所有注册了Watcher监听的客户端。这些客户端在接收到通知后，重新发起分布式锁获取，即重复“获取锁”过程。
1.3 排他锁优化
问题：
对于上述的场景，当大量客户端去竞争锁的时候，会发生“惊群”效应。这里惊群效应指的是在分布式锁竞争的过程中，大量的"Watcher通知"和“创建/exclusive/lock”两个操作重复运行，并且绝大多数运行结果都创建节点失败，从而继续等待下一次通知。若在集群规模较大的情况下，会对ZooKeeper服务器以及客户端服务器造成巨大的性能影响和网络冲击。
改进：
1）客户端调用create()方法创建名为“/exclusive/lock-”节点，这里节点类型创建类型设置为EPHEMERAL_SEQUENTIAL；
2）客户端调用getChildren(“/exclusive”)方法来获取所有已经创建的子节点，若发现自身的节点序号是/exclusive目录下最小的点，则获得锁；否则，监视比自己创建的节点的序列号小的最大节点，进入等待。
3）这样，避免了"惊群效应"，多个客户端共同等待锁，锁释放时只有一个客户端会被唤醒。
2. 共享锁
2.1 简介
又称为读锁，若事务T1对数据对象O1加上了共享锁，当前事务只能对O1进行读取操作，其他事务只能对这个数据对象加共享锁---直到该数据对象上的所有共享锁都被释放。
共享锁与排他锁的根本区别在于：加上排他锁之后，数据对象只对一个事务可见，而加上共享锁后，数据对所有事务都可见。
2.2 如何使用共享锁
1）同样使用ZK上的数据节点表示一个锁，是一个类似于“/shared_lock/[Hostname]-请求类型-序号”的临时顺序节点，例如/shared_lock/192.168.0.1-R-0000000001就代表了共享锁。
2）在获取共享锁时，所有客户端都会到/shared_lock节点下创建一个临时顺序节点，若是读请求，则创建/shared_lock/192.168.0.1-R-0000000001；若是写请求，则创建/shared_lock/192.168.0.1-W-0000000001。
3）根据共享锁的定义，不同的事务都可以同时对同一个数据对象进行读取操作，而更新操作必须在当前没有任何事务进行读写操作的情况下进行。基于这个原则，我们来看看如何通过ZK的节点来确定分布式读写顺序，大致可以分为4个步骤：
(1) 创建完节点后，获取/shared_lock节点下的所有子节点，并对该节点注册子节点变更的Watcher监听。
(2) 确定自己的节点序号在所有子节点中的顺序。
(3) 对于读请求：若没有比自己序号小的子节点，或是所有比自己序号小的请求都是读请求，那么表明自己已经成功获取到了共享锁，同时开始执行读取逻辑；若比自己序号小的子节点中有写请求，那么需要进入等待。
对于写请求：若自己是序号最小的子节点，则执行读取逻辑；否则进入等待。
(4) 接收到Watcher通知后，重复步骤(1)。
2.3 共享锁优化
问题：
对于上述的场景，当大量客户端去竞争锁的时候，会发生“惊群”效应。这里惊群效应指的是在分布式锁竞争的过程中，大量的"Watcher通知"和“子节点列表获取”两个操作重复运行，并且绝大多数运行结果都判断自己并非是序号最小的节点，从而继续等待下一次通知。若在集群规模较大的情况下，会对ZooKeeper服务器以及客户端服务器造成巨大的性能影响和网络冲击。
改进：
上面提到的共享锁实现，从整体思路上来说完全正确。这里的主要改动在于：每个锁竞争者只需要关注shared_lock节点下序号比自己小的那个节点是否存在即可，具体改进如下所示：
1）客户端调用create()方法创建一个类似于“shared_lock/[Hostname]-请求类型-序号”的临时顺序节点。
2）客户端调用getChildren()接口来获取所有已经创建的子节点列表，注意，这里不注册任何Watcher。
3）若无法获取共享锁，调用exist()对比自己小的节点注册Watcher。
读请求：向比自己序号小的最后一个写请求节点注册Watcher监听。
写请求：向比自己序号小的最后一个节点注册Watcher监听。
4）等待Watcher通知，继续进入步骤2。
3. 注意事项
创建的节点应该是临时节点还是顺序节点？这两种选择各有利弊。
1）使用EPHEMERAL会引出一个风险：在非正常情况下，网络延迟比较大出现session timeout，ZooKeeper就会认为该client已关闭，从而销毁其id标识，竞争资源的下一个id就可以获取锁。这时可能两个process同时拿到锁在跑任务，设置好sessionTimeout很重要，不要跨机房访问。
2）同样使用PERSISTENT同样会存在一个死锁的风险，进程异常退出后，对应的竞争资源id一直没有删除，下一个id一直无法获取锁对象。
3）至于是否使用优化后的分布式锁，开发人员可以灵活掌握。在集群规模不大、网络资源丰富的情况下，之前的实现方案比较简单实用；若集群规模达到一定程度，希望可以精细化地控制分布式锁机制，可以尝试改进后的分布式锁实现。