数据库的乐观锁和悲观锁的使用场景

电子工程师 2019-02-25 6752

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在写入数据库的时候需要有锁，比如同时写入数据库的时候会出现丢数据，那么就需要锁机制。

数据锁分为乐观锁和悲观锁

它们使用的场景如下：

乐观锁适用于写少读多的情景，因为这种乐观锁相当于JAVA的CAS，所以多条数据同时过来的时候，不用等待，可以立即进行返回。

悲观锁适用于写多读少的情景，这种情况也相当于JAVA的synchronized，reentrantLock等，大量数据过来的时候，只有一条数据可以被写入，其他的数据需要等待。执行完成后下一条数据可以继续。

他们实现的方式上有所不同。

乐观锁采用版本号的方式，即当前版本号如果对应上了就可以写入数据，如果判断当前版本号不一致，那么就不会更新成功，

比如

update table set column = value

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

悲观锁实现的机制一般是在执行更新语句的时候采用for update方式，

比如

update table set column='value'for update

这种情况where条件呢一定要涉及到数据库对应的索引字段，这样才会是行级锁，否则会是表锁，这样执行速度会变慢。

下面我就弄一个spring boot（springboot 2.1.1 + mysql + lombok + aop + jpa）工程，然后逐渐的实现乐观锁和悲观锁。

假设有一个场景，有一个catalog商品目录表，然后还有一个browse浏览表，假如一个商品被浏览了，那么就需要记录下浏览的user是谁，并且记录访问的总数。

表的结构非常简单：

create table catalog (

id int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',

name varchar(50) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '商品名称',

browse_count int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '浏览数',

version int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '乐观锁，版本号',

PRIMARY KEY(id)

) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

CREATE table browse (

id int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',

cata_id int(11) NOT NULL COMMENT '商品ID',

user varchar(50) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '',

create_time timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',

PRIMARY KEY(id)

) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

POM.XML的依赖如下：

xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

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

项目的结构如下：

介绍一下项目的结构的内容：

entity包：实体类包。

repository包：数据库repository

service包：提供服务的service

controller包: 控制器写入用于编写requestMapping。相关请求的入口类

annotation包：自定义注解，用于重试。

aspect包：用于对自定义注解进行切面。

DblockApplication： springboot的启动类。

DblockApplicationTests：测试类。

咱们看一下核心代码的实现，参考如下，使用dataJpa非常方便，集成了CrudRepository就可以实现简单的CRUD，非常方便，有兴趣的同学可以自行研究。

实现乐观锁的方式有两种：

1、更新的时候将version字段传过来，然后更新的时候就可以进行version判断，如果version可以匹配上，那么就可以更新（方法：updateCatalogWithVersion）。

2、在实体类上的version字段上加入version，可以不用自己写SQL语句就可以它就可以自行的按照version匹配和更新，是不是很简单。

publicinterfaceCatalogRepositoryextendsCrudRepository {

@Query(value = "select * from Catalog a where a.id = :id for update", nativeQuery = true)

Optional findCatalogsForUpdate(@Param("id") Long id);

@Lock(value = LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE) //代表行级锁

@Query("select a from Catalog a where a.id = :id")

Optional findCatalogWithPessimisticLock(@Param("id") Long id);

@Modifying(clearAutomatically = true) //修改时需要带上

@Query(value = "update Catalog set browse_count = :browseCount, version = version + 1 where id = :id " +

"and version = :version", nativeQuery = true)

int updateCatalogWithVersion(@Param("id") Long id, @Param("browseCount") Long browseCount, @Param("version") Long version);

}

实现悲观锁的时候也有两种方式：

1、自行写原生SQL，然后写上for update语句。（方法：findCatalogsForUpdate）

2、使用@Lock注解，并且设置值为LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE即可代表行级锁。

还有我写的测试类，方便大家进行测试：

package com.hqs.dblock;

import org.junit.Test;

import org.junit.runner.RunWith;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

import org.springframework.boot.test.web.client.TestRestTemplate;

import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

import org.springframework.util.LinkedMultiValueMap;

import org.springframework.util.MultiValueMap;

@RunWith(SpringRunner.class)

@SpringBootTest(classes = DblockApplication.class, webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)

publicclassDblockApplicationTests {

@Autowired

privateTestRestTemplate testRestTemplate;

@Test

publicvoid browseCatalogTest() {

String url = "http://localhost:8888/catalog";

for(int i = 0; i < 100; i++) {

finalint num = i;

newThread(() -> {

MultiValueMap params = newLinkedMultiValueMap<>();

params.add("catalogId", "1");

params.add("user", "user" + num);

String result = testRestTemplate.postForObject(url, params, String.class);

System.out.println("-------------" + result);

}

).start();

}

@Test

publicvoid browseCatalogTestRetry() {

String url = "http://localhost:8888/catalogRetry";

for(int i = 0; i < 100; i++) {

finalint num = i;

newThread(() -> {

MultiValueMap params = newLinkedMultiValueMap<>();

params.add("catalogId", "1");

params.add("user", "user" + num);

String result = testRestTemplate.postForObject(url, params, String.class);

System.out.println("-------------" + result);

}

).start();

}

调用100次，即一个商品可以浏览一百次，采用悲观锁，catalog表的数据都是100，并且browse表也是100条记录。采用乐观锁的时候，因为版本号的匹配关系，那么会有一些记录丢失，但是这两个表的数据是可以对应上的。

乐观锁失败后会抛出ObjectOptimisticLockingFailureException，那么我们就针对这块考虑一下重试，下面我就自定义了一个注解，用于做切面。

package com.hqs.dblock.annotation;

import java.lang.annotation.ElementType;

import java.lang.annotation.Retention;

import java.lang.annotation.RetentionPolicy;

import java.lang.annotation.Target;

@Target(ElementType.METHOD)

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

public@interfaceRetryOnFailure {

}

针对注解进行切面，见如下代码。我设置了最大重试次数5，然后超过5次后就不再重试。

package com.hqs.dblock.aspect;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;

import org.aspectj.lang.annotation.Around;

import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;

import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;

import org.hibernate.StaleObjectStateException;

import org.springframework.orm.ObjectOptimisticLockingFailureException;

import org.springframework.stereotype.Component;

@Slf4j

@Aspect

@Component

publicclassRetryAspect {

publicstaticfinalint MAX_RETRY_TIMES = 5;//max retry times

@Pointcut("@annotation(com.hqs.dblock.annotation.RetryOnFailure)") //self-defined pointcount for RetryOnFailure

publicvoid retryOnFailure(){}

@Around("retryOnFailure()") //around can be execute before and after the point

publicObject doConcurrentOperation(ProceedingJoinPoint pjp) throwsThrowable {

int attempts = 0;

do {

attempts++;

try {

pjp.proceed();

} catch (Exception e) {

if(e instanceofObjectOptimisticLockingFailureException ||

e instanceofStaleObjectStateException) {

log.info("retrying....times:{}", attempts);

if(attempts > MAX_RETRY_TIMES) {

log.info("retry excceed the max times..");

throw e;

}

} while (attempts < MAX_RETRY_TIMES);

returnnull;

}

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