深入理解樂觀鎖與悲觀鎖

樂觀並發控制(樂觀鎖)和悲觀並發控制(悲觀鎖)是並發控制主要採用的技術手段。

無論是悲觀鎖還是樂觀鎖,都是人們定義出來的概念,可以認為是一種思想。其實不僅僅是關係型數據庫系統中有樂觀鎖和悲觀鎖的概念,像memcache、hibernate、tair等都有類似的概念。

針對於不同的業務場景,應該選用不同的並發控制方式。所以,不要把樂觀並發控制和悲觀並發控制狹義的理解為DBMS中的概念,更不要把他們和數據中提供的鎖機制(行鎖、表鎖、排他鎖、共享鎖)混為一談。其實,在DBMS中,悲觀鎖正是利用數據庫本身提供的鎖機制來實現的。

下面來分別學習一下悲觀鎖和樂觀鎖。

悲觀鎖

在關係數據庫管理系統裡,悲觀並發控制(又名“悲觀鎖”,Pessimistic Concurrency Control,縮寫“PCC”)是一種並發控制的方法。它可以阻止一個事務以影響其他用戶的方式來修改數據。如果一個事務執行的操作都某行數據應用了鎖,那隻有當這個事務把鎖釋放,其他事務才能夠執行與該鎖衝突的操作。
悲觀並發控制主要用於數據爭用激烈的環境,以及發生並發衝突時使用鎖保護數據的成本要低於回滾事務的成本的環境中。

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(悲觀),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)

在數據庫中,悲觀鎖的流程如下:

在對任意記錄進行修改前,先嘗試為該記錄加上排他鎖(exclusive locking)。

如果加鎖失敗,說明該記錄正在被修改,那麼當前查詢可能要等待或者拋出異常。具體響應方式由開發者根據實際需要決定。

如果成功加鎖,那麼就可以對記錄做修改,事務完成後就會解鎖了。

其間如果有其他對該記錄做修改或加排他鎖的操作,都會等待我們解鎖或直接拋出異常。

MySQL InnoDB中使用悲觀鎖

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後,MySQL會立刻將結果進行提交。set autocommit=0;

//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2update t_goods set status=2;//4.提交事務commit;/commit work;

上面的查詢語句中,我們使用了select…for update的方式,這樣就通過開啟排他鎖的方式實現了悲觀鎖。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後才能執行。這樣我們可以保證當前的數據不會被其它事務修改。

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默認行級鎖。行級鎖都是基於索引的,如果一條SQL語句用不到索引是不會使用行級鎖的,會使用表級鎖把整張表鎖住,這點需要注意。

優點與不足

悲觀並發控制實際上是“先取鎖再訪問”的保守策略,為數據處理的安全提供了保證。但是在效率方面,處理加鎖的機制會讓數據庫產生額外的開銷,還有增加產生死鎖的機會;另外,在只讀型事務處理中由於不會產生衝突,也沒必要使用鎖,這樣做只能增加系統負載;還有會降低了並行性,一個事務如果鎖定了某行數據,其他事務就必須等待該事務處理完才可以處理那行數

樂觀鎖

在關係數據庫管理系統裡,樂觀並發控制(又名“樂觀鎖”,Optimistic Concurrency Control,縮寫“OCC”)是一種並發控制的方法。它假設多用戶並發的事務在處理時不會彼此互相影響,各事務能夠在不產生鎖的情況下處理各自影響的那部分數據。在提交數據更新之前,每個事務會先檢查在該事務讀取數據後,有沒有其他事務又修改了該數據。如果其他事務有更新的話,正在提交的事務會進行回滾。樂觀事務控制最早是由孔祥重(H.T.Kung)教授提出。

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衝突,所以在數據進行提交更新的時候,才會正式對數據的衝突與否進行檢測,如果發現衝突了,則讓返回用戶錯誤的信息,讓用戶決定如何去做。

相對於悲觀鎖,在對數據庫進行處理的時候,樂觀鎖並不會使用數據庫提供的鎖機制。一般的實現樂觀鎖的方式就是記錄數據版本。

數據版本,為數據增加的一個版本標識。當讀取數據時,將版本標識的值一同讀出,數據每更新一次,同時對版本標識進行更新。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版本標識進行比對,如果數據庫表當前版本號與第一次取出來的版本標識值相等,則予以更新,否則認為是過期數據。

實現數據版本有兩種方式,第一種是使用版本號,第二種是使用時間戳。

使用版本號實現樂觀鎖

使用版本號時,可以在數據初始化時指定一個版本號,每次對數據的更新操作都對版本號執行+1操作。並判斷當前版本號是不是該數據的最新的版本號。

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+1where id =#{id} and version=#{version};

作者:知源
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