關於鎖(悲觀鎖與樂觀鎖)

2021-07-27 17:22:23 字數 2621 閱讀 9938

鎖( locking )

業務邏輯的實現過程中,往往需要保證資料訪問的排他性。如在金融系統的日終結算

處理中,我們希望針對某個 cut-off 時間點的資料進行處理,而不希望在結算進行過程中

(可能是幾秒種,也可能是幾個小時),資料再發生變化。此時,我們就需要通過一些機

制來保證這些資料在某個操作過程中不會被外界修改,這樣的機制,在這裡,也就是所謂

的 「 鎖 」 ,即給我們選定的目標資料上鎖,使其無法被其他程式修改。

hibernate 支援兩種鎖機制:即通常所說的 「 悲觀鎖( pessimistic locking ) 」

和 「 樂觀鎖( optimistic locking ) 」 。

悲觀鎖( pessimistic locking )

悲觀鎖,正如其名,它指的是對資料被外界(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,在整個資料處理過程中,將資料處於鎖定

狀態。悲觀鎖的實現,往往依靠資料庫提供的鎖機制(也只有資料庫層提供的鎖機制才能

真正保證資料訪問的排他性,否則,即使在本系統中實現了加鎖機制,也無法保證外部系

統不會修改資料)。

乙個典型的倚賴資料庫的悲觀鎖呼叫:

select * from account where name=」erica」 for update

這條 sql 語句鎖定了 account 表中所有符合檢索條件( name=」erica」 )的記錄。

本次事務提交之前(事務提交時會釋放事務過程中的鎖),外界無法修改這些記錄。

hibernate 的悲觀鎖,也是基於資料庫的鎖機制實現。

注意,只有在查詢開始之前(也就是 hiberate 生成 sql 之前)設定加鎖,才會

真正通過資料庫的鎖機制進行加鎖處理,否則,資料已經通過不包含 for update

子句的 select sql 載入進來,所謂資料庫加鎖也就無從談起。

樂觀鎖( optimistic locking )

相對悲觀鎖而言,樂觀鎖機制採取了更加寬鬆的加鎖機制。悲觀鎖大多數情況下依

靠資料庫的鎖機制實現,以保證操作最大程度的獨占性。但隨之而來的就是資料庫

效能的大量開銷,特別是對長事務而言,這樣的開銷往往無法承受。

如乙個金融系統,當某個操作員讀取使用者的資料,並在讀出的使用者資料的基礎上進

行修改時(如更改使用者帳戶餘額),如果採用悲觀鎖機制,也就意味著整個操作過

程中(從操作員讀出資料、開始修改直至提交修改結果的全過程,甚至還包括操作

員中途去煮咖啡的時間),資料庫記錄始終處於加鎖狀態,可以想見,如果面對幾

百上千個併發,這樣的情況將導致怎樣的後果。

樂觀鎖機制在一定程度上解決了這個問題。樂觀鎖,大多是基於資料版本

( version )記錄機制實現。何謂資料版本?即為資料增加乙個版本標識,在基於

資料庫表的版本解決方案中,一般是通過為資料庫表增加乙個 「version」 欄位來

實現。讀取出資料時,將此版本號一同讀出,之後更新時,對此版本號加一。此時,將提

交資料的版本資料與資料庫表對應記錄的當前版本資訊進行比對,如果提交的資料

版本號大於資料庫表當前版本號,則予以更新,否則認為是過期資料。

對於上面修改使用者帳戶資訊的例子而言,假設資料庫中帳戶資訊表中有乙個

version 字段,當前值為 1 ;而當前帳戶餘額字段( balance )為 $100 。

1 操作員 a 此時將其讀出( version=1 ),並從其帳戶餘額中扣除 $50

( 100

− 50 )。

2 在操作員 a 操作的過程中,操作員 b 也讀入此使用者資訊( version=1 ),並

從其帳戶餘額中扣除 20(

100-$20 )。

3 操作員 a 完成了修改工作,將資料版本號加一( version=2 ),連同帳戶扣

除后餘額( balance=$50 ),提交至資料庫更新,此時由於提交資料版本大

於資料庫記錄當前版本,資料被更新,資料庫記錄 version 更新為 2 。

4 操作員 b 完成了操作,也將版本號加一( version=2 )試圖向資料庫提交數

據( balance=$80 ),但此時比對資料庫記錄版本時發現,操作員 b 提交的

資料版本號為 2 ,資料庫記錄當前版本也為 2 ,不滿足 「 提交版本必須大於記

錄當前版本才能執行更新 「 的樂觀鎖策略,因此,操作員 b 的提交被駁回。

這樣,就避免了操作員 b 用基於 version=1 的舊資料修改的結果覆蓋操作

員 a 的操作結果的可能。

從上面的例子可以看出,樂觀鎖機制避免了長事務中的資料庫加鎖開銷(操作員 a

和操作員 b 操作過程中,都沒有對資料庫資料加鎖),大大提公升了大併發量下的系

統整體效能表現。

需要注意的是,樂觀鎖機制往往基於系統中的資料儲存邏輯,因此也具備一定的局

限性,如在上例中,由於樂觀鎖機制是在我們的系統中實現,來自外部系統的使用者

餘額更新操作不受我們系統的控制,因此可能會造成髒資料被更新到資料庫中。在

系統設計階段,我們應該充分考慮到這些情況出現的可能性,並進行相應調整(如

將樂觀鎖策略在資料庫儲存過程中實現,對外只開放基於此儲存過程的資料更新途

徑,而不是將資料庫表直接對外公開)。

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