SpringBoot與Curator整合，實現票務預訂系統

作者：Java知識日歷 2025-04-23 08:50:00

開發

Curator Recipes 是 Curator 提供的一組高級功能模塊，其中包括了實現分布式鎖所需的工具。特別是InterProcessMutex類，它是基于 ZooKeeper 實現的一個可重入的分布式互斥鎖。

在票務預訂系統中，多個服務實例需要競爭性地處理票務預訂請求，以確保每個座位只被預訂一次。為了滿足這個基本的要求，我們決定使用 Apache Curator 實現一個分布式鎖來控制對票務資源的訪問。

一、我們為什么選擇Curator？

1. 簡化ZooKeeper的使用

Apache Curator 是一個高級的 Java 客戶端庫，專門用于簡化對 ZooKeeper 的操作。它提供了許多實用的功能和抽象，使得我們更容易地與 ZooKeeper 進行交互，而無需處理底層的復雜細節。

自動重試機制：Curator 提供了多種重試策略（如指數退避），確保在連接中斷時能夠自動重試。
路徑管理：Curator 自動處理節點的創建、刪除等操作，簡化了路徑管理的工作。
事件監聽：Curator 提供了更簡潔的事件監聽接口，方便處理各種 ZooKeeper 事件。

2. 強大的分布式鎖實現

可重入性：InterProcessMutex 支持線程級別的可重入性，確保同一個線程多次獲取鎖不會導致死鎖。
公平性：InterProcessMutex 默認是公平鎖，確保按照請求順序依次獲取鎖。
靈活性：可以通過配置不同的參數來滿足不同的需求，例如超時時間、重試次數等。

二、哪些公司使用了Curator？

歐洲核子研究組織（CERN）使用 Curator 來管理其高性能計算環境中的協調任務。
Uber 使用 Curator 來實現其微服務架構中的服務發現和協調。
Twitter 使用 Curator 來管理其微服務架構中的配置和服務協調。
eBay 使用 Curator 來管理其分布式系統的配置和服務協調。
LinkedIn 使用 Curator 來實現集群管理和協調任務調度。
Airbnb 使用 Curator 來處理其基礎設施中的各種協調任務。
Yahoo! 使用 Curator 來管理其大規模分布式系統的配置和服務發現。
Facebook 使用 Curator 來管理其分布式系統的配置和服務協調。

三、代碼實操

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>ticket-booking-system</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <packaging>jar</packaging>

    <name>Ticket Booking System</name>
    <description>A simple example of using Apache Curator for distributed locking in a Spring Boot application</description>

    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.7.5</version>
        <relativePath/><!-- lookup parent from repository -->
    </parent>

    <properties>
        <java.version>11</java.version>
        <curator.version>5.3.0</curator.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <!-- Spring Boot Starter Web -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <!-- Apache Curator Framework -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-framework</artifactId>
            <version>${curator.version}</version>
        </dependency>

        <!-- Apache Curator Recipes (for InterProcessMutex) -->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.curator</groupId>
            <artifactId>curator-recipes</artifactId>
            <version>${curator.version}</version>
        </dependency>

        <!-- SLF4J Logging -->
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
        </dependency>

        <!-- Test Dependencies -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

四、application.properties

zookeeper.connect-string=localhost:2181
server.port=8080
initial.tickets=100

五、配置 Curator 客戶端

package com.example.ticketbooking.config;

import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.CuratorFrameworkFactory;
import org.apache.curator.retry.ExponentialBackoffRetry;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class CuratorConfig {

    @Value("${zookeeper.connect-string}")
    private String zookeeperConnectString;

    /**
     * 配置并返回一個 CuratorFramework 實例，用于連接 ZooKeeper。
     * 使用指數退避重試策略（ExponentialBackoffRetry）來處理連接失敗的情況。
     *
     * @return 初始化并啟動的 CuratorFramework 實例
     */
    @Bean(initMethod = "start", destroyMethod = "close")
    public CuratorFramework curatorFramework() {
        return CuratorFrameworkFactory.newClient(zookeeperConnectString,
                new ExponentialBackoffRetry(1000, 3));
    }
}

六、Service

package com.example.ticketbooking.service;

import org.apache.curator.framework.CuratorFramework;
import org.apache.curator.framework.recipes.locks.InterProcessMutex;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Service;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Service
public class BookingService {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(BookingService.class);

    @Autowired
    private CuratorFramework client;

    @Value("${initial.tickets}")
    private int initialTickets;

    private static final String TICKETS_PATH = "/tickets";

    /**
     * 在服務啟動時初始化票數。
     * 如果 ZooKeeper 中不存在 /tickets 節點，則創建該節點并設置初始票數。
     *
     * @throws Exception 如果操作過程中發生異常
     */
    @PostConstruct
    public void initializeTickets() throws Exception {
        if (client.checkExists().forPath(TICKETS_PATH) == null) {
            client.create().creatingParentsIfNeeded()
                    .forPath(TICKETS_PATH, String.valueOf(initialTickets).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        }
    }

    /**
     * 獲取當前可用的票數。
     *
     * @return 當前可用的票數
     * @throws Exception 如果操作過程中發生異常
     */
    public synchronized int getCurrentTickets() throws Exception {
        byte[] data = client.getData().forPath(TICKETS_PATH);
        return Integer.parseInt(new String(data, StandardCharsets.UTF_8));
    }

    /**
     * 嘗試預訂指定數量的票。
     * 使用分布式鎖確保同一時間只有一個實例能夠更新票數。
     *
     * @param quantity 需要預訂的票數
     * @return 如果預訂成功則返回 true，否則返回 false
     * @throws Exception 如果操作過程中發生異常
     */
    public boolean bookTicket(int quantity) throws Exception {
        InterProcessMutex lock = new InterProcessMutex(client, "/locks/ticket-booking");

        try {
            // 嘗試在 10 秒內獲取鎖
            if (lock.acquire(10, TimeUnit.SECONDS)) {
                try {
                    int currentTickets = getCurrentTickets();
                    if (currentTickets >= quantity) {
                        int newTickets = currentTickets - quantity;
                        client.setData().forPath(TICKETS_PATH, String.valueOf(newTickets).getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
                        logger.info("Booked {} tickets. Remaining: {}", quantity, newTickets);
                        returntrue;
                    } else {
                        logger.warn("Insufficient tickets. Current: {}, Requested: {}", currentTickets, quantity);
                        returnfalse;
                    }
                } finally {
                    // 確保釋放鎖
                    lock.release();
                }
            } else {
                logger.warn("Failed to acquire lock for booking tickets.");
                returnfalse;
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("Error booking tickets", e);
            throw e;
        }
    }
}

七、Controller

package com.example.ticketbooking.controller;

import com.example.ticketbooking.service.BookingService;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class BookingController {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(BookingController.class);

    @Autowired
    private BookingService bookingService;

    /**
     * 獲取當前可用的票數。
     *
     * @return 當前可用的票數
     */
    @GetMapping("/get-tickets")
    public String getTickets() {
        try {
            int currentTickets = bookingService.getCurrentTickets();
            return"Current Tickets Available: " + currentTickets;
        } catch (Exception e) {
            logger.error("Error getting ticket count", e);
            return"An error occurred while getting ticket count";
        }
    }

    /**
     * 處理預訂票務的請求。
     * 使用分布式鎖確保同一時間只有一個實例能夠處理預訂請求。
     *
     * @param quantity 需要預訂的票數
     * @return 預訂結果
     */
    @GetMapping("/book-ticket")
    public String bookTicket(@RequestParam int quantity) {
        try {
            boolean success = bookingService.bookTicket(quantity);
            if (success) {
                return"Successfully booked " + quantity + " tickets";
            } else {
                return"Failed to book " + quantity + " tickets";
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("Error booking tickets", e);
            return"An error occurred while booking tickets";
        }
    }
}

八、Application

package com.example.ticketbooking;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class TicketBookingApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(TicketBookingApplication.class, args);
    }
}

九、測試

確保 ZooKeeper 服務器正在運行。

1. 終端 1

(1) 獲取當前票數：

curl http://localhost:8080/get-tickets

Respons：

Current Tickets Available: 100

(2) 預訂 10 張票：

curl http://localhost:8080/book-ticket?quantity=10

Respons：

Successfully booked 10 tickets

(3) 再次獲取當前票數：

curl http://localhost:8080/get-tickets

Respons：

Current Tickets Available: 90

2. 終端 2

(1) 在 Terminal 1 正在處理預訂請求的同時，在 Terminal 2 中嘗試預訂 10 張票：

curl http://localhost:8080/book-ticket?quantity=10

Respons：

Successfully booked 10 tickets

(2) 再次獲取當前票數：

curl http://localhost:8080/get-tickets

Respons：

Current Tickets Available: 80

3. 嘗試預訂超過剩余票數

(1) 嘗試預訂超過剩余票數的情況：

curl http://localhost:8080/book-ticket?quantity=100

Respons：

Failed to book 100 tickets

(2) 再次獲取當前票數：

curl http://localhost:8080/get-tickets

Respons：

Current Tickets Available: 80

責任編輯：趙寧寧來源： Java知識日歷