聊聊資料庫樂觀鎖和悲觀鎖

作者：黃青石

連結：https://www.cnblogs.com/huangqingshi/p/10165409.html

 

在寫入資料庫的時候需要有鎖，比如同時寫入資料庫的時候會出現丟資料，那麼就需要鎖機制。

資料鎖分為樂觀鎖和悲觀鎖

它們使用的場景如下：

• 樂觀鎖適用於寫少讀多的情景，因為這種樂觀鎖相當於JAVA的CAS，所以多條資料同時過來的時候，不用等待，可以立即進行傳回。

• 悲觀鎖適用於寫多讀少的情景，這種情況也相當於JAVA的synchronized，reentrantLock等，大量資料過來的時候，只有一條資料可以被寫入，其他的資料需要等待。執行完成後下一條資料可以繼續。

他們實現的方式上有所不同。

樂觀鎖採用版本號的方式，即當前版本號如果對應上了就可以寫入資料，如果判斷當前版本號不一致，那麼就不會更新成功，

比如

1. update table set column = value

2. where version=${version} and otherKey = ${otherKey}

悲觀鎖實現的機制一般是在執行更新陳述句的時候採用for update方式，

比如

1. update table set column='value' for update

這種情況where條件呢一定要涉及到資料庫對應的索引欄位，這樣才會是行級鎖，否則會是表鎖，這樣執行速度會變慢。

下麵我就弄一個spring boot（springboot 2.1.1 + mysql + lombok + aop + jpa）工程，然後逐漸的實現樂觀鎖和悲觀鎖。

假設有一個場景，有一個catalog商品目錄表，然後還有一個browse瀏覽表，假如一個商品被瀏覽了，那麼就需要記錄下瀏覽的user是誰，並且記錄訪問的總數。

表的結構非常簡單：

1. create table catalog  (
2. id int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
3. name varchar(50) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '商品名稱',
4. browse_count int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '瀏覽數',
5. version int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '樂觀鎖，版本號',
6. PRIMARY KEY(id)
7. ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;
8.  
9. CREATE table browse (
10. id int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
11. cata_id int(11) NOT NULL COMMENT '商品ID',
12. user varchar(50) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '',
13. create_time timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '建立時間',
14. PRIMARY KEY(id)
15. ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

POM.XML的依賴如下：

1. "1.0" encoding="UTF-8"?>
2. xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
3.    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
4.    4.0.0

•    
•        org.springframework.boot
•        spring-boot-starter-parent
•        2.1.1.RELEASE
•        
•    
•    com.hqs
•    dblock
•    1.0-SNAPSHOT
•    dblock
•    Demo project for Spring Boot
•  
•    
•        1.8
•    
•  
•    
•        
•            org.springframework.boot
•            spring-boot-starter-web
•        
•  
•        
•            org.springframework.boot
•            spring-boot-devtools
•            runtime
•        
•        
•            mysql
•            mysql-connector-java
•            runtime
•        
•        
•            org.springframework.boot
•            spring-boot-starter-test
•            test
•        
•        
•            org.springframework.boot
•            spring-boot-starter-data-jpa
•        
•        
•            mysql
•            mysql-connector-java
•        
•        
•            org.projectlombok
•            lombok
•            true
•        
•  
•        
•        
•            org.aspectj
•            aspectjweaver
•            1.8.4
•        
•  
•    
•  
•    
•        
•            
•                org.springframework.boot
•                spring-boot-maven-plugin
•            
•        
•    
•  

專案的結構如下：

介紹一下專案的結構的內容：

• entity包： 物體類包。

• repository包：資料庫repository

• service包： 提供服務的service

• controller包: 控制器寫入用於編寫requestMapping。相關請求的入口類

• annotation包： 自定義註解，用於重試。

• aspect包： 用於對自定義註解進行切麵。

• DblockApplication： springboot的啟動類。

• DblockApplicationTests： 測試類。

咱們看一下核心程式碼的實現，參考如下，使用dataJpa非常方便，集成了CrudRepository就可以實現簡單的CRUD，非常方便，有興趣的同學可以自行研究。

實現樂觀鎖的方式有兩種：

1、更新的時候將version欄位傳過來，然後更新的時候就可以進行version判斷，如果version可以匹配上，那麼就可以更新（方法：updateCatalogWithVersion）。

2、在物體類上的version欄位上加入version，可以不用自己寫SQL陳述句就可以它就可以自行的按照version匹配和更新，是不是很簡單。

 

1. public interface CatalogRepository extends CrudRepository<Catalog, Long> {
2.  
3.    @Query(value = "select * from Catalog a where a.id = :id for update", nativeQuery = true)
4.    Optional<Catalog> findCatalogsForUpdate(@Param("id") Long id);
5.  
6.    @Lock(value = LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE) //代表行級鎖
7.    @Query("select a from Catalog a where a.id = :id")
8.    Optional<Catalog> findCatalogWithPessimisticLock(@Param("id") Long id);
9.  
10.    @Modifying(clearAutomatically = true) //修改時需要帶上
11.    @Query(value = "update Catalog set browse_count = :browseCount, version = version + 1 where id = :id " +
12.            "and version = :version", nativeQuery = true)
13.    int updateCatalogWithVersion(@Param("id") Long id, @Param("browseCount") Long browseCount, @Param("version") Long version);
14.  
15. }

實現悲觀鎖的時候也有兩種方式：

1、自行寫原生SQL，然後寫上for update陳述句。（方法：findCatalogsForUpdate）

2、使用@Lock註解，並且設定值為LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE即可代表行級鎖。

還有我寫的測試類，方便大家進行測試：

1. package com.hqs.dblock;
2.  
3. import org.junit.Test;
4. import org.junit.runner.RunWith;
5. import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
6. import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
7. import org.springframework.boot.test.web.client.TestRestTemplate;
8. import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;
9. import org.springframework.util.LinkedMultiValueMap;
10. import org.springframework.util.MultiValueMap;
11.  
12. @RunWith(SpringRunner.class)
13. @SpringBootTest(classes = DblockApplication.class, webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)
14. public class DblockApplicationTests {
15.  
16.    @Autowired
17.    private TestRestTemplate testRestTemplate;
18.  
19.    @Test
20.    public void browseCatalogTest() {
21.        String url = "http://localhost:8888/catalog";
22.        for(int i = 0; i < 100; i++) {
23.            final int num = i;
24.            new Thread(() -> {
25.                MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();
26.                params.add("catalogId", "1");
27.                params.add("user", "user" + num);
28.                String result = testRestTemplate.postForObject(url, params, String.class);
29.                System.out.println("-------------" + result);
30.            }
31.            ).start();
32.        }
33.    }
34.  
35.    @Test
36.    public void browseCatalogTestRetry() {
37.        String url = "http://localhost:8888/catalogRetry";
38.        for(int i = 0; i < 100; i++) {
39.            final int num = i;
40.            new Thread(() -> {
41.                MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();
42.                params.add("catalogId", "1");
43.                params.add("user", "user" + num);
44.                String result = testRestTemplate.postForObject(url, params, String.class);
45.                System.out.println("-------------" + result);
46.            }
47.            ).start();
48.        }
49.    }
50. }

呼叫100次，即一個商品可以瀏覽一百次，採用悲觀鎖，catalog表的資料都是100，並且browse表也是100條記錄。採用樂觀鎖的時候，因為版本號的匹配關係，那麼會有一些記錄丟失，但是這兩個表的資料是可以對應上的。

樂觀鎖失敗後會丟擲ObjectOptimisticLockingFailureException，那麼我們就針對這塊考慮一下重試，下麵我就自定義了一個註解，用於做切麵。

1. package com.hqs.dblock.annotation;
2.  
3. import java.lang.annotation.ElementType;
4. import java.lang.annotation.Retention;
5. import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
6. import java.lang.annotation.Target;
7.  
8. @Target(ElementType.METHOD)
9. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
10. public @interface RetryOnFailure {
11. }

針對註解進行切麵，見如下程式碼。我設定了最大重試次數5，然後超過5次後就不再重試。

1. package com.hqs.dblock.aspect;
2.  
3. import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
4. import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
5. import org.aspectj.lang.annotation.Around;
6. import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
7. import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
8. import org.hibernate.StaleObjectStateException;
9. import org.springframework.orm.ObjectOptimisticLockingFailureException;
10. import org.springframework.stereotype.Component;
11.  
12. @Slf4j
13. @Aspect
14. @Component
15. public class RetryAspect {
16.    public static final int MAX_RETRY_TIMES = 5;//max retry times
17.  
18.    @Pointcut("@annotation(com.hqs.dblock.annotation.RetryOnFailure)") //self-defined pointcount for RetryOnFailure
19.    public void retryOnFailure(){}
20.  
21.    @Around("retryOnFailure()") //around can be execute before and after the point
22.    public Object doConcurrentOperation(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
23.        int attempts = 0;
24.  
25.        do {
26.            attempts++;
27.            try {
28.                pjp.proceed();
29.            } catch (Exception e) {
30.                if(e instanceof ObjectOptimisticLockingFailureException ||
31.                        e instanceof StaleObjectStateException) {
32.                    log.info("retrying....times:{}", attempts);
33.                    if(attempts > MAX_RETRY_TIMES) {
34.                        log.info("retry excceed the max times..");
35.                        throw e;
36.                    }
37.                }
38.  
39.            }
40.        } while (attempts < MAX_RETRY_TIMES);
41.        return  null;
42.    }
43. }

大致思路是這樣了，示例中的程式碼：

https://github.com/stonehqs/dblock

---

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