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資料庫併發控制,選擇樂觀鎖還是悲觀鎖?

今天,在這裡,我們將討論的是在實際生產過程中,對於併發控制你是選擇樂觀鎖還是悲觀鎖。這兩種鎖各自的應用環境應該怎樣選擇?

 

實際生產環境裡邊,如果併發量不大,完全可以使用悲觀鎖定的方法,這種方法使用起來非常方便和簡單。但是如果系統的併發非常大的話,悲觀鎖定會帶來非常大的性能問題,所以就要選擇樂觀鎖定的方法。

 

悲觀鎖假定其他用戶企圖訪問或者改變你正在訪問、更改的物件的概率是很高的,因此在悲觀鎖的環境中,在你開始改變此物件之前就將該物件鎖住,並且直到你提交了所作的更改之後才釋放鎖。悲觀的缺陷是不論是頁鎖還是行鎖,加鎖的時間可能會很長,這樣可能會長時間的限制其他用戶的訪問,也就是說悲觀鎖的併發訪問性不好。

 

樂觀鎖則認為其他用戶企圖改變你正在更改的物件的概率是很小的,因此樂觀鎖直到你準備提交所作的更改時才將物件鎖住,當你讀取以及改變該物件時並不加鎖。可見樂觀鎖加鎖的時間要比悲觀鎖短,樂觀鎖可以用較大的鎖粒度獲得較好的併發訪問性能。

 

但是如果第二個用戶恰好在第一個用戶提交更改之前讀取了該物件,那麼當他完成了自己的更改進行提交時,資料庫就會發現該物件已經變化了,這樣,第二個用戶不得不重新讀取該物件並作出更改。這說明在樂觀鎖環境中,會增加併發用戶讀取物件的次數。以版本控制系統為例,來說說兩種最基本的併發性問題。

 

丟失更新:

 

小張想修改原始碼裡面的a方法,正在她修改的同時,小李打開了這個檔案,修改了b方法並且儲存了檔案,等小張修改完成後,儲存檔案,小李所做的修改就被改寫了。

 

不一致的讀:

 

小張想要知道包裡面一共有多少個類,包分了a,b兩個子包。小張打開a包,看到了7個類。突然小張接到老婆打來的電話,在小張接電話的時候,小李往a包中加了2個類,b包中加了3個類(原先b包中是5個類)。

 

小張接完電話後再打開b包,看到了8個類,很自然得出結論:包中一共有15個類。

 

很遺憾,15個永遠不是正確的答案。在小李修改前,正確答案是12(7+5),修改後是17(9+8)。這兩個答案都是正確的,雖然有一個不是當前的。但15不對,因為小張讀取的資料是不一致的。

 

小結:不一致讀指你要讀取兩種資料,這兩種資料都是正確的,但是在同一時刻兩者並非都正確。

 

隔離和不可變:

 

在企業應用中,解決併發衝突的兩種常用手段是隔離和不可變。

 

只有當多個活動(行程或者執行緒)同時訪問同一資料時才會引發併發問題。一種很自然的思路就是同一時刻只允許一個活動訪問資料。如果小張打開了檔案,就不允許其他人打開,或者其他人只能通過只讀的方式打開副本,就可以解決這個問題。

 

隔離能夠有效減少發生錯誤的可能。我們經常見到程式員陷入到併發問題的泥潭裡,每一段代碼寫完都要考慮併發問題,這樣太累了。我們可以利用隔離技術創建出隔離區域,當程式進入隔離區域時不用關心併發問題。好的併發性設計就是創造這樣的一些隔離區域,並保證代碼盡可能的運行在其中。

 

另一種思路:只有當你需要修改共享的資料時才可能引發併發性問題,所以我們可以將要共享的資料製作為“不可變”的,以避免併發性問題。當然我們不可能將所有的資料都做成不可變的,但如果一些資料是不可變的,對它們進行併發操作時我們就可以放鬆自己的神經了。

 

樂觀併發控制、悲觀併發控制:

 

如果資料是可變的,並且無法隔離呢?這種情況下最常用的兩種控制就是樂觀併發控制和悲觀併發控制。

 

假設小張和小李想要同時修改同一個檔案。如果使用樂觀鎖,倆人都能打開檔案進行修改,如果小張先提交了內容,沒有問題,他所做的改變會儲存到服務器上。但小李提交時就會遇到麻煩,版本控制服務器會檢測出兩種修改的衝突,小李的提交會被具體,並由小李決定該如何處理這種情況(對於絕大部分版本控制軟體來說,會讀取並標識出小張做的改變,然後由小李決定是否合併)。

 

如果使用的是悲觀鎖,小張先檢出(check out)檔案,那麼小李就無法再次檢出同一檔案,直到小張提交了他的改變。

 

建議你將樂觀鎖想成一種檢測衝突的手段,而悲觀鎖是一種避免衝突的手段(嚴格來說,樂觀鎖其實不能稱之為“鎖”,但是這個名字已經流傳開了,那就繼續使用吧)。一些老的版本控制系統,比如VSS 6.0使用的是悲觀鎖的機制。而現代的版本控制系統一般兩種都支持,預設使用樂觀鎖。

 

兩種鎖各有優缺點。這段懶的翻譯了,很明顯看出,樂觀鎖可以提高併發訪問的效率,但是如果出現了衝突只能向上丟擲,然後重來一遍;悲觀鎖可以避免衝突的發生,但是會降低效率。

 

選擇使用那一種鎖取決於訪問頻率和一旦產生衝突的嚴重性。如果系統被併發訪問的概率很低,或者衝突發生後的後果不太嚴重(所謂後果應該指被檢測到衝突的提交會失敗,必須重來一次),可以使用樂觀鎖,否則使用悲觀鎖。

 

我們可以使用兩種形式的併發控制策略:樂觀併發控制和悲觀併發控制。

 

假設martin和David同時都要編輯Customer檔案。如果使用樂觀鎖策略,他們兩個人都能得到一份檔案的Copy,並且可以自由編輯檔案。假設David第一個完成了工作,那麼他可以毫無困難地更新他的修改。但是,當Martin想要提交他的修改時,併發控制策略就會開始起作用。

 

原始碼控制系統會檢測到在Martin的修改與David的修改之間存在著衝突,因而拒絕Martin的提交,並由Martin負責指出怎樣處理這種情況。如果使用悲觀鎖策略,只要有人先取出檔案,其他人就不能對該檔案進行編輯。因此,假如是Martin先取了檔案,那麼David就只能在Martin完成任務並提交之後才能對該檔案進行操作。

 

如果把樂觀鎖看作是關於衝突檢測的,那麼悲觀鎖就是關於衝突避免的。在實際應用的原始碼控制系統中,這兩種策略都可以被使用,但是現在大多數原始碼開發者更傾向於使用樂觀鎖策略。

 

有一種很有道理的說法:樂觀鎖並不是真正的鎖定,但是這種叫法很方便並且廣泛流傳,以至於不容忽略。

 

這兩種策略各有優缺點。悲觀鎖的問題是減少了併發的程式。當Martin正對一個被他加鎖的檔案進行編輯的時候,其它人只能等著。使用過悲觀的原始碼控制人都知道這是一種多麼令人喪氣的事情。對於企業資料,情況經常會變得更加糟糕,只要有人在編輯,其他人就無法進行讀取,更加說進行編輯了。

 

樂觀鎖策略則允許人們更自由一些,因為只有在提交的時候才有可能遇到阻礙。該策略的問題在於當衝突的時候會發生什麼樣的事情呢?事實上,David之後的所有人在提交的時候都必須讀取David修改過的那個版本,並指出怎樣合併自己和David的修改,然後再提交一個重新修改過的最新版本。

 

有了原始碼控制系統,這樣做並不會有什麼麻煩。在許多場合下,原始碼控制系統確實能夠自動進行合併操作,甚至在無法自動合併的時候,也能讓使用都很容易看出不同檔案版本之間的差別。但是,業務資料通常都是很難被自動合併的,所以經常只能扔掉原來的東西,然後從頭開始。

 

在樂觀鎖和悲觀鎖之間進行選擇的標準是:衝突的頻率與嚴重性。如果衝突很少,或者衝突的後果不會很嚴重,那麼通常情況下應該選擇樂觀鎖,因為它能得到更好的併發性,而且更容易實現。但是,如果衝突的結果對於用戶來說痛苦的,那麼就需要使用悲觀策略。

 

樂觀鎖的局限是:

 

只能在提交資料時才發現業務事務將要失敗,而且在某些情況下,發現失敗太遲的代價會很大。用戶可能花了一個小時的時間輸入一份租約的詳細信息,錯誤太多會讓用戶對系統失去信心。另一個方法是使用悲觀鎖,它可以儘早地發現錯誤,但理難以編程實現,而且會降低系統的靈活性。

 

註:以上是對併發控制中的樂觀鎖策略和悲觀鎖策略概念及解決思路的文字描述,下麵我將對專案中具體怎麼實現樂觀鎖策略及悲觀鎖策略進行描述。

 

樂觀鎖策略實現方法:

 

就是用C#中或SQL中的事務來實現資料操作不成功就回滾,個人感覺火車站賣票系統也是這樣操作的,我們看到顯示屏上有少量剩餘票,但我們去買又打不出來。

 

悲觀鎖策略實現方法:

 

1、普通的aspx頁面,當用戶點提交後,直接將提交及相關按鈕的enabel改為false,直到提交事件完成後,再改回來。另外在資料層那一塊,每次提交資料更改時,都需要判斷資料以前的狀態是否改變,以防止有併發改變的情況出現。

 

2、jquery中,在jquery中,可以設置一個全域性變數,提交時,先判斷全域性變數狀態,如不允許提交則直接傳回,如允許提交時,則先將全域性變數置為“不允許提交”,後開始提交,提交完成後,在jquery的post方法的callback方法中,再將全域性變數改為“允許提交”。

 

3、彈出式視窗修改頁面,則用模態方式彈出,如web頁面中,可用window.show ModalDialog()來實現模態方式打開修改頁面,來確保始終只有一個修改頁面被打開。這是從資料操作頁面處就悲觀鎖定了資料,而不是在資料庫裡面悲觀鎖定。

 

作者:ChenLuLouis 
出處:http://www.cnblogs.com/chenlulouis/ 

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