數據庫中悲觀鎖與樂觀鎖的總結實踐


悲觀鎖

介紹:悲觀鎖,正如其名,它指的是對數據被外界(包括本系統當前的其他事務,以及來自外部系統的事務處理)修改持保守態度,因此,在整個數據處理過程中,將數據處於鎖定狀態。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)。

使用場景舉例(以MySQL InnoDB為例):

  商品goods表中有一個字段status,status為1代表商品未被下單,status為2代表商品已經被下單,那么我們對某個商品下單時必須確保該商品status為1。假設商品的id為1。

1、如果不采用鎖,那么操作方法如下:

//1.查詢出商品信息

select status from t_goods where id=1;

//2.根據商品信息生成訂單

insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);

//3.修改商品status為2

update t_goods set status=2

上面這種場景在高並發訪問的情況下很可能會出現問題。

  前面已經提到,只有當goods status為1時才能對該商品下單,上面第一步操作中,查詢出來的商品status為1。但是當我們執行第三步Update操作的時候,有可能出現其他人先一步對商品下單把goods status修改為2了,但是我們並不知道數據已經被修改了,這樣就可能造成同一個商品被下單2次,使得數據不一致。所以說這種方式是不安全的。

2、使用悲觀鎖來實現:

  在上面的場景中,商品信息從查詢出來到修改,中間有一個處理訂單的過程,使用悲觀鎖的原理就是,當我們在查詢出goods信息后就把當前的數據鎖定,直到我們修改完畢后再解鎖。那么在這個過程中,因為goods被鎖定了,就不會出現有第三者來對其進行修改了。 

注:要使用悲觀鎖,我們必須關閉mysql數據庫的自動提交屬性,因為MySQL默認使用autocommit模式,也就是說,當你執行一個更新操作后,MySQL會立刻將結果進行提交。

我們可以使用命令設置MySQL為非autocommit模式:

set autocommit=0

設置完autocommit后,我們就可以執行我們的正常業務了。具體如下:

//0.開始事務

begin;/begin work;/start transaction; (三者選一就可以)

//1.查詢出商品信息

select status from t_goods where id=1 for update;

//2.根據商品信息生成訂單

insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);

//3.修改商品status為2

update t_goods set status=2;

//4.提交事務

commit;/commit work

注:上面的begin/commit為事務的開始和結束,因為在前一步我們關閉了mysql的autocommit,所以需要手動控制事務的提交,在這里就不細表了。

  上面的第一步我們執行了一次查詢操作:select status from t_goods where id=1 for update;  與普通查詢不一樣的是,我們使用了select…for update的方式,這樣就通過數據庫實現了悲觀鎖。此時在t_goods表中,id為1的 那條數據就被我們鎖定了,其它的事務必須等本次事務提交之后才能執行。這樣我們可以保證當前的數據不會被其它事務修改。

注:需要注意的是,在事務中,只有SELECT ... FOR UPDATE 或LOCK IN SHARE MODE 同一筆數據時會等待其它事務結束后才執行,一般SELECT ... 則不受此影響。拿上面的實例來說,當我執行select status from t_goods where id=1 for update;后。我在另外的事務中如果再次執行select status from t_goods where id=1 for update;則第二個事務會一直等待第一個事務的提交,此時第二個查詢處於阻塞的狀態,但是如果我是在第二個事務中執行select status from t_goods where id=1;則能正常查詢出數據,不會受第一個事務的影響。

補充:MySQL select…for update的Row Lock與Table Lock

  上面我們提到,使用select…for update會把數據給鎖住,不過我們需要注意一些鎖的級別,MySQL InnoDB默認Row-Level Lock,所以只有「明確」地指定主鍵,MySQL 才會執行Row lock (只鎖住被選取的數據) ,否則MySQL 將會執行Table Lock (將整個數據表單給鎖住)。

  但是悲觀鎖並不是適用於任何場景,它也有它存在的一些不足,因為悲觀鎖大多數情況下依靠數據庫的鎖機制實現,以保證操作最大程度的獨占性。如果加鎖的時間過長,其他用戶長時間無法訪問,影響了程序的並發訪問性,同時這樣對數據庫性能開銷影響也很大,特別是對長事務而言,這樣的開銷往往無法承受。所以與悲觀鎖相對的,我們有了樂觀鎖,具體參見下面介紹:

樂觀鎖

  樂觀鎖( Optimistic Locking ) 相對悲觀鎖而言,樂觀鎖假設認為數據一般情況下不會造成沖突,所以在數據進行提交更新的時候,才會正式對數據的沖突與否進行檢測,如果發現沖突了,則讓返回用戶錯誤的信息,讓用戶決定如何去做。那么我們如何實現樂觀鎖呢,一般來說有以下2種方式:

  1.使用數據版本(Version)記錄機制實現。這是樂觀鎖最常用的一種實現方式。何謂數據版本?即為數據增加一個版本標識,一般是通過為數據庫表增加一個數字類型的 “version” 字段來實現。當讀取數據時,將version字段的值一同讀出,數據每更新一次,對此version值加一。當我們提交更新的時候,判斷數據庫表對應記錄的當前版本信息與第一次取出來的version值進行比對,如果數據庫表當前版本號與第一次取出來的version值相等,則予以更新,否則認為是過期數據。用下面的一張圖來說明:

  如上圖所示,如果更新操作順序執行,則數據的版本(version)依次遞增,不會產生沖突。但是如果發生有不同的業務操作對同一版本的數據進行修改,那么,先提交的操作(圖中B)會把數據version更新為2,當A在B之后提交更新時發現數據的version已經被修改了,那么A的更新操作會失敗。

  2.樂觀鎖定的第二種實現方式和第一種差不多,同樣是在需要樂觀鎖控制的table中增加一個字段,名稱無所謂,字段類型使用時間戳(timestamp), 和上面的version類似,也是在更新提交的時候檢查當前數據庫中數據的時間戳和自己更新前取到的時間戳進行對比,如果一致則OK,否則就是版本沖突。

使用場景舉例(以MySQL InnoDB為例):

   還是拿之前的實例來舉:商品goods表中有一個字段status,status為1代表商品未被下單,status為2代表商品已經被下單,那么我們對某個商品下單時必須確保該商品status為1。假設商品的id為1。

下單操作包括3步驟:

1.查詢出商品信息

select (status,status,version) from t_goods where id=#{id}

2.根據商品信息生成訂單

3.修改商品status為2

update t_goods 

set status=2,version=version+1

where id=#{id} and version=#{version};

那么為了使用樂觀鎖,我們首先修改t_goods表,增加一個version字段,數據默認version值為1。

t_goods表初始數據如下:

mysql> select * from t_goods;  
+----+--------+------+---------+  
| id | status | name | version |  
+----+--------+------+---------+  
|  1 |      1 | 道具 |       1 |  
|  2 |      2 | 裝備 |       2 |  
+----+--------+------+---------+  
2 rows in set  

對於樂觀鎖的實現,我使用MyBatis來進行實踐,具體如下:

Goods實體類:

/** 
 * ClassName: Goods <br/> 
 * Function: 商品實體. <br/> 
 * date: 2013-5-8 上午09:16:19 <br/> 
 * @author chenzhou1025@126.com 
 */  
public class Goods implements Serializable {  
  
    /** 
     * serialVersionUID:序列化ID. 
     */  
    private static final long serialVersionUID = 6803791908148880587L;  
      
    /** 
     * id:主鍵id. 
     */  
    private int id;  
      
    /** 
     * status:商品狀態:1未下單、2已下單. 
     */  
    private int status;  
      
    /** 
     * name:商品名稱. 
     */  
    private String name;  
      
    /** 
     * version:商品數據版本號. 
     */  
    private int version;  
      
    @Override  
    public String toString(){  
        return "good id:"+id+",goods status:"+status+",goods name:"+name+",goods version:"+version;  
    }  
  
    //setter and getter  
  
}  

GoodsDao

/** 
 * updateGoodsUseCAS:使用CAS(Compare and set)更新商品信息. <br/> 
 * 
 * @author chenzhou1025@126.com 
 * @param goods 商品對象 
 * @return 影響的行數 
 */  
int updateGoodsUseCAS(Goods goods);  

mapper.xml

<update id="updateGoodsUseCAS" parameterType="Goods">  
    <![CDATA[ 
        update t_goods 
        set status=#{status},name=#{name},version=version+1 
        where id=#{id} and version=#{version} 
    ]]>  
</update>  

GoodsDaoTest測試類

@Test  
public void goodsDaoTest(){  
    int goodsId = 1;  
    //根據相同的id查詢出商品信息,賦給2個對象  
    Goods goods1 = this.goodsDao.getGoodsById(goodsId);  
    Goods goods2 = this.goodsDao.getGoodsById(goodsId);  
      
    //打印當前商品信息  
    System.out.println(goods1);  
    System.out.println(goods2);  
      
    //更新商品信息1  
    goods1.setStatus(2);//修改status為2  
    int updateResult1 = this.goodsDao.updateGoodsUseCAS(goods1);  
    System.out.println("修改商品信息1"+(updateResult1==1?"成功":"失敗"));  
      
    //更新商品信息2  
    goods1.setStatus(2);//修改status為2  
    int updateResult2 = this.goodsDao.updateGoodsUseCAS(goods1);  
    System.out.println("修改商品信息2"+(updateResult2==1?"成功":"失敗"));  
}  

輸出結果:

good id:1,goods status:1,goods name:道具,goods version:1  
good id:1,goods status:1,goods name:道具,goods version:1  
修改商品信息1成功  
修改商品信息2失敗  

說明:在GoodsDaoTest測試方法中,我們同時查出同一個版本的數據,賦給不同的goods對象,然后先修改good1對象然后執行更新操作,執行成功。然后我們修改goods2,執行更新操作時提示操作失敗。此時t_goods表中數據如下:

mysql> select * from t_goods;  
+----+--------+------+---------+  
| id | status | name | version |  
+----+--------+------+---------+  
|  1 |      2 | 道具 |       2 |  
|  2 |      2 | 裝備 |       2 |  
+----+--------+------+---------+  
2 rows in set  

我們可以看到 id為1的數據version已經在第一次更新時修改為2了。所以我們更新good2時update where條件已經不匹配了,所以更新不會成功,具體sql如下:

update t_goods   
set status=2,version=version+1  
where id=#{id} and version=#{version};  

如此就實現了樂觀鎖。

 

 

 

原文參考【https://blog.csdn.net/xz0125pr/article/details/51698507】

 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM