高並發與鎖


DRP學習中,我們對可能引起並發操作的情況使用了鎖,這次先理論上看看並發控制與鎖的一些內容吧。

    並發控制

    在多用戶環境中,在同一時間可能會有多個用戶更新相同的記錄,這會產生沖突。這就是並發性。典型的沖突有:


    1、丟失更新(Lost updates)
    一個事務的更新覆蓋了其它事務的更新結果,就是所謂的更新丟失。例如:用戶A把值從6改為2,用戶B把值從2改為6,則用戶A丟失了他的更新。


    2、臟讀(Dirty reads)
    當一個事務讀取其它完成一半事務的記錄時,就會發生臟讀取。例如:用戶A,B看到的值都是6,用戶B把值改為2,用戶A讀到的值仍為6。


    3、不可重復讀(Non-repeatable reads)
    當一個進程讀取了一筆數據后,另一個進程更新了同一筆數據,然后第一個進程再次讀取同一筆數據,卻得到了 與第一次讀取不同的結果。

    在事務A更新記錄之后(update Customers set Name = 'B' where Name = 'A'),事務B讀取相同記錄(select Name form Customers where Name = 'A'),但事務B拿到的是事務A更新之后的數據(Customers.Name的值為'B'),在事務B讀取記錄之后,事務A進行了事務回滾(Customers.Name的值為'A'),導致事務B的數據是不真實的。

    4、幻讀(Phantoms)
    幻讀與臟讀的相似之處在於:兩者都是兩次讀取的結果不一致。
不同之處在於:幻讀是兩次讀取的記錄數量不一致,而臟讀是兩次讀取的記錄的數據不一致。
事務A讀取記錄之后(select * from Customers where Name like 'A%'),事務B又插入了符合事務A讀取條件的新記錄(insert into Customers(Name) values('AAA')),那么當事務A再用相同條件讀取記錄時,得到的集合卻與上一次讀取不同(多了記錄)。

   解決方案:線程同步和加鎖

   通常我們解決並發問題使用同步和加鎖兩種方式。

   同步中,我們通過Java中的synchronized關鍵字來實現,但這樣通常會帶來性能和效率上的一些問題。

   這次,我們主要講解鎖。鎖機制中,我們可以根據不同情況使用悲觀鎖或樂觀鎖。

   悲觀鎖(Pessimistic Lock), 顧名思義,就是很悲觀,每次去拿數據的時候都認為別人會修改,所以每次在拿數據的時候都會上鎖,這樣別人想拿這個數據就會block直到它拿到鎖。傳統的關系型數據庫里邊就用到了很多這種鎖機制,比如行鎖,表鎖等,讀鎖,寫鎖等,都是在做操作之前先上鎖。
   對於悲觀鎖,我們可以提供一個值作為鎖的參數。比如一個鍵默認會被鎖定15秒。15秒過后,如果你還沒有手動的釋放鎖,那么使程序自動的為你釋放。
   悲觀鎖的實現,往往依靠數據庫提供的鎖機制(也只有數據庫層提供的鎖機制才能真正保證數據訪問的排他性,否則,即使在本系統中實現了加鎖機制,也無法保證外部系統不會修改數據)。但隨之而來的就是數據庫性能的大量開銷,特別是對長事務而言,這樣的開銷往往無法承受。
   

   與之對應的--樂觀鎖:
   樂觀鎖(Optimistic Lock), 就是很樂觀,每次去拿數據的時候都認為別人不會修改,所以不會上鎖,但是在更新的時候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個數據。
   而樂觀鎖機制在一定程度上解決了數據庫性能開銷這個問題。它大多是基於數據版本( Version )記錄機制實現。
   可以使用版本號、時間戳等機制。樂觀鎖適用於多讀的應用類型,這樣可以提高吞吐量,像數據庫如果提供類似於write_condition機制的其實都是提供的樂觀鎖。

   比較
   1、兩種鎖各有優缺點,不可認為一種好於另一種,像樂觀鎖適用於寫比較少的情況下,即沖突真的很少發生的時候,這樣可以省去了鎖的開銷,加大了系統的整個吞吐量。但如果經常產生沖突,上層應用會不斷的進行retry,這樣反倒是降低了性能,所以這種情況下用悲觀鎖就比較合適。
   2、悲觀鎖和樂觀鎖最大的區別是是否一直鎖定資源,悲觀鎖在事物的全流程鎖定數據,樂觀鎖不鎖定數據(用讀寫鎖是阻塞事物,而用樂觀鎖則會導致回滾,這個是一種事物沖突后的不同鎖的表象)。

   3、悲觀鎖和樂觀鎖都是為了解決丟失更新問題或者是臟讀。悲觀鎖和樂觀鎖的重點就是是否在讀取記錄的時候直接上鎖。悲觀鎖的缺點很明顯,需要一個持續的數據庫連接,這在web應用中已經不適合了。


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