Java基础面试题【分布式】二

分布式锁解决方案

思考的点：

需要这个锁独立于每一个服务之外，而不是在服务里面。数据库：利用主键冲突控制一次只有一个线程能获取锁，非阻塞、不可重入、单点、失效时间

Zookeeper分布式锁

zk通过临时节点，解决了死锁的问题，一旦客户端获取到锁之后突然挂掉（Session连接断开），那么这个临 时节点就会自动删除掉，其他客户端自动获取锁。临时顺序节点解决羊群效应

Redis分布式锁

setNX，单线程处理网络请求，不需要考虑并发安全性 所有服务节点设置相同的key，返回为0、则锁获取失败

setnx 问题：

1. 早期版本没有超时参数，需要单独设置，存在死锁问题（中途宕机） ，可通过过期时间保证。
2. 后期版本提供加锁与设置时间原子操作，但是存在任务超时，锁自动释放，导致并发问题，加锁与释放锁不是同一线程问题 ，可重入性及锁续期没有实现，通过redisson解决（类似AQS的实现，看门狗监听机制）

可参考文章：面试官：你真的了解Redis分布式锁吗？

redlock：意思的机制都只操作单节点、即使Redis通过sentinel保证高可用，如果这个master节点由于 某些原因发生了主从切换，那么就会出现锁丢失的情况（redis同步设置可能数据丢失）。redlock从多 个节点申请锁，当一半以上节点获取成功、锁才算获取成功，redission有相应的实现

分布式事务解决方案

• XA规范：分布式事务规范，定义了分布式事务模型
  • 四个角色：事务管理器(协调者TM)、资源管理器(参与者RM)，应用程序AP，通信资源管理器CRM
  • 全局事务：一个横跨多个数据库的事务，要么全部提交、要么全部回滚
  • JTA事务时java对XA规范的实现，对应JDBC的单库事务

两阶段协议：

image.png

**说明：** 第一阶段（ prepare ） ：每个参与者执行本地事务但不提交，进入 ready 状态，并通知协调者已经准备就绪。 第二阶段（ commit ） 当协调者确认每个参与者都 ready 后，通知参与者进行 commit 操作；如果有 参与者 fail ，则发送 rollback 命令，各参与者做回滚。问题：

• 单点故障：一旦事务管理器出现故障，整个系统不可用（参与者都会阻塞住）
• 数据不一致：在阶段二，如果事务管理器只发送了部分 commit 消息，此时网络发生异常，那么 只有部分参与者接收到 commit 消息，也就是说只有部分参与者提交了事务，使得系统数据不一 致。
• 响应时间较长：参与者和协调者资源都被锁住，提交或者回滚之后才能释放
• 不确定性：当协事务管理器发送 commit 之后，并且此时只有一个参与者收到了 commit，那么当 该参与者与事务管理器同时宕机之后，重新选举的事务管理器无法确定该条消息是否提交成功。

三阶段协议

主要是针对两阶段的优化，解决了2PC单点故障的问题，但是性能问题和不一致问题仍然 没有根本解决

引入了超时机制解决参与者阻塞的问题，超时后本地提交，2pc只有协调者有超时机制

• 第一阶段：CanCommit阶段，协调者询问事务参与者，是否有能力完成此次事务。
  • 如果都返回yes，则进入第二阶段
  • 有一个返回no或等待响应超时，则中断事务，并向所有参与者发送abort请求
• 第二阶段：PreCommit阶段，此时协调者会向所有的参与者发送PreCommit请求，参与者收到后 开始执行事务操作。参与者执行完事务操作后（此时属于未提交事务的状态），就会向协调者反馈 “Ack”表示我已经准备好提交了，并等待协调者的下一步指令。
• 第三阶段：DoCommit阶段， 在阶段二中如果所有的参与者节点都返回了Ack，那么协调者就会从 “预提交状态”转变为“提交状态”。然后向所有的参与者节点发送"doCommit"请求，参与者节点在 收到提交请求后就会各自执行事务提交操作，并向协调者节点反馈“Ack”消息，协调者收到所有参 与者的Ack消息后完成事务。相反，如果有一个参与者节点未完成PreCommit的反馈或者反馈超 时，那么协调者都会向所有的参与者节点发送abort请求，从而中断事务。

TCC（补偿事务）：

Try、Confirm、Cancel 针对每个操作，都要注册一个与其对应的确认和补偿（撤销）。

• 操作 Try操作做业务检查及资源预留，
• Confirm做业务确认操作，
• Cancel实现一个与Try相反的操作既回滚操 作。

TM首先发起所有的分支事务的try操作，任何一个分支事务的try操作执行失败，TM将会发起所有 分支事务的Cancel操作，若try操作全部成功，TM将会发起所有分支事务的Confirm操作，其中 Confirm/Cancel操作若执行失败，TM会进行重试。TCC模型对业务的侵入性较强，改造的难度较大，每个操作都需要有 try 、 confirm 、 cancel 三个接 口实现 confirm 和 cancel 接口还必须实现幂等性。 消息队列的事务消息：

• 发送prepare消息到消息中间件
• 发送成功后，执行本地事务
  • 如果事务执行成功，则commit，消息中间件将消息下发至消费端（commit前，消息不会被 消费）
  • 如果事务执行失败，则回滚，消息中间件将这条prepare消息删除
• 消费端接收到消息进行消费，如果消费失败，则不断重试

如何实现接口的幂等性

• 唯一id。每次操作，都根据操作和内容生成唯一的id，在执行之前先判断id是否存在，如果不存在 则执行后续操作，并且保存到数据库或者redis等。
• 服务端提供发送token的接口，业务调用接口前先获取token,然后调用业务接口请求时，把token 携带过去,务器判断token是否存在redis中，存在表示第一次请求，可以继续执行业务，执行业务 完成后，最后需要把redis中的token删除
• 建去重表。将业务中有唯一标识的字段保存到去重表，如果表中存在，则表示已经处理过了
• 版本控制。增加版本号，当版本号符合时，才能更新数据
• 状态控制。例如订单有状态已支付 未支付 支付中 支付失败，当处于未支付的时候才允许修改为支 付中等