并发控制中的乐观锁与悲观锁

1为什么需要锁?

在多用户环境中,在同一时间可能会有多个用户更新相同的记录,这会产生冲突。这就是著名的并发性问题。

2典型的冲突类型:

(1)丢失更新:一个事务的更新覆盖了其它事务的更新结果,就是所谓的更新丢失。例如:用户A把值从6改为2,用户B把值从2改为6,则用户A丢失了他的更新。

(2)脏读:当一个事务读取其它完成一半事务的记录时,就会发生脏读取。例如:用户A,B看到的值都是6,用户B把值改为2,用户A读到的值仍为6。

3并发控制的机制

悲观锁:假定会发生并发冲突,屏蔽一切可能违反数据完整性的操作。

乐观锁:假设不会发生并发冲突,只在提交操作时检查是否违反数据完整性。 乐观锁不能解决脏读的问题。

4乐观锁和悲观锁

悲观锁(Pessimistic Lock),就是很悲观,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。

乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库如果提供类似于write_condition机制的其实都是提供的乐观锁。

两种锁各有优缺点: 不可认为一种好于另一种,像乐观锁适用于写比较少的情况下,即冲突真的很少发生的时候,这样可以省去了锁的开销,加大了系统的整个吞吐量。但如果经常产生冲突,上层应用会不断的进行retry,这样反倒是降低了性能,所以这种情况下用悲观锁就比较合适。

5乐观锁的应用

1、使用自增长的整数表示数据版本号。更新时检查版本号是否一致,比如数据库中数据版本为6,更新提交时version=6+1,使用该version值(=7)与数据库version+1(=7)作比较,如果相等,则可以更新,如果不等则有可能其他程序已更新该记录,所以返回错误。

2、使用时间戳来实现.

注:对于以上两种方式,Hibernate自带实现方式:在使用乐观锁的字段前加annotation: @Version, Hibernate在更新时自动校验该字段。

6悲观锁的应用

需要使用数据库的锁机制,比如SQL SERVER 的TABLOCKX(排它表锁) 此选项被选中时,SQL Server 将在整个表上置排它锁直至该命令或事务结束。这将防止其他进程读取或修改表中的数据。

在实际生产环境里边,如果并发量不大且不允许脏读,可以使用悲观锁解决并发问题;但如果系统的并发非常大的话,悲观锁定会带来非常大的性能问题,所以我们就要选择乐观锁定的方法.

悲观锁会造成访问数据库时间较长,并发性不好,特别是长事务。 乐观锁在现实中使用得较多,厂商较多采用。

一个典型的倚赖数据库的悲观锁调用:

select * from account where name=”Erica” for update。

这条 sql 语句锁定了account 表中所有符合检索条件( name=”Erica” )的记录。本次事务提交之前(事务提交时会释放事务过程中的锁),外界无法修改这些记录。

Hibernate 的悲观锁,也是基于数据库的锁机制实现。

注意,只有在查询开始之前(也就是Hiberate 生成 SQL 之前)设定加锁,才会真正通过数据库的锁机制进行加锁处理,否则,数据已经通过不包含 for update子句的 Select SQL 加载进来,所谓数据库加锁也就无从谈起。

乐观锁( Optimistic Locking )相对悲观锁而言,乐观锁机制采取了更加宽松的加锁机制。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现,以保证操作最大程度的独占性。但随之而来的就是数据库性能的大量开销,特别是对长事务而言,这样的开销往往无法承受。

7经典案例分析

如一个金融系统,当某个操作员读取用户的数据,并在读出的用户数据的基础上进行修改时(如更改用户帐户余额),如果采用悲观锁机制,也就意味着整个操作过程中(从操作员读出数据、开始修改直至提交修改结果的全过程,甚至还包括操作员中途去煮咖啡的时间),数据库记录始终处于加锁状态,可以想见,如果面对几百上千个并发,这样的情况将导致怎样的后果。

乐观锁机制在一定程度上解决了这个问题。

乐观锁,大多是基于数据版本( Version )记录机制实现。何谓数据版本?即为数据增加一个版本标识,在基于数据库表的版本解决方案中,一般是通过为数据库表增加一个 “version” 字段来实现。

读取出数据时,将此版本号一同读出,之后更新时,对此版本号加一。此时,将提交数据的版本数据与数据库表对应记录的当前版本信息进行比对,如果提交的数据版本号大于数据库表当前版本号,则予以更新,否则认为是过期数据。

对于上面修改用户帐户信息的例子而言,假设数据库中帐户信息表中有一个version 字段,当前值为 1 ; 而当前帐户余额字段( balance )为 $100 。

1、操作员 A 此时将其读出( version=1 ),并从其帐户余额中扣除 50(100-$50 )。

2、在操作员 A 操作的过程中,操作员 B 也读入此用户信息( version=1 ),并从其帐户余额中扣除 20(100-$20 )。

3、操作员 A 完成了修改工作,将数据版本号加一( version=2 ),连同帐户扣除后余额( balance=$50 ),提交至数据库更新,此时由于提交数据版本大于数据库记录当前版本,数据被更新,数据库记录 version 更新为 2 。

4、操作员 B 完成了操作,也将版本号加一( version=2 )试图向数据库提交数据( balance=$80 ),但此时比对数据库记录版本时发现,操作员 B 提交的数据版本号为 2 ,数据库记录当前版本也为 2 ,不满足 “ 提交版本必须大于记录当前版本才能执行更新 “ 的乐观锁策略,因此,操作员 B 的提交被驳回。这样,就避免了操作员 B 用基于 version=1 的旧数据修改的结果覆盖操作员 A 的操作结果的可能。

8总结

从上面的例子可以看出,乐观锁机制避免了长事务中的数据库加锁开销(操作员 A和操作员 B 操作过程中,都没有对数据库数据加锁),大大提升了大并发量下的系统整体性能表现。

需要注意的是,乐观锁机制往往基于系统中的数据存储逻辑,因此也具备一定的局限性,如在上例中,由于乐观锁机制是在我们的系统中实现,来自外部系统的用户余额更新操作不受我们系统的控制,因此可能会造成脏数据被更新到数据库中。在系统设计阶段,我们应该充分考虑到这些情况出现的可能性,并进行相应调整(如将乐观锁策略在数据库存储过程中实现,对外只开放基于此存储过程的数据更新途径,而不是将数据库表直接对外公开)。

原文发布于微信公众号 - Java后端技术(JavaITWork)

原文发表时间:2016-10-25

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏AhDung

弹出移动设备时报正在使用肿么办

当确信没有程序在占用该设备时,这种提示让我觉得很操蛋,NTM说明白点会死啊~好吧,这时还不忍心直接拔的童鞋可以接着往下看:

1412
来自专栏腾讯云Elasticsearch Service

Elasticsearch调优实践

本文基于ES 5.6.4,从性能和稳定性两方面,从linux参数调优、ES节点配置和ES使用方式三个角度入手,介绍ES调优的基本方案。当然,ES的调优绝不能一概...

3041
来自专栏Android开发实战

Atlas-框架入门

我们在学习一门新语言或者新框架之前总喜欢干一件事情。‘Hello World’。一般情况下我们都希望输出一个简单的demo以证明我们通过了某项内容的基本环境搭建...

1712
来自专栏Elasticsearch实验室

Elasticsearch调优实践

本文基于ES 5.6.4,从性能和稳定性两方面,从linux参数调优、ES节点配置和ES使用方式三个角度入手,介绍ES调优的基本方案。当然,ES的调优绝不能一概...

4.4K16
来自专栏企鹅号快讯

JDBC编程

前面我们已经讨论了数据库的安装和简单的使用,还没完成的可以先去Mysql的安装和Mysql数据库的简单操作回顾一下哦!今天我们来简单学习JDBC编程的准备和链...

3358
来自专栏*坤的Blog

GithubPage自定义腾讯404界面

之前看到腾讯网络的404和github自带的404,反差很大,于是想自己弄一个了.

3063
来自专栏编程

Spark之搜狗日志查询实战

1、下载搜狗日志文件: 地址:http://www.sogou.com/labs/resource/chkreg.php 2、利用WinSCP等工具将文件上传至...

26210
来自专栏Jaycekon

Python-WXPY实现微信监控报警

概述:   本文主要分享一下博主在学习wxpy 的过程中开发的一个小程序。博主在最近有一个监控报警的需求需要完成,然后刚好在学习wxpy 这个东西,因此很巧妙的...

2K8
来自专栏美团技术团队

MTDDL——美团点评分布式数据访问层中间件

背景 2016年Q3季度初,在美团外卖上单2.0项目上线后,商家和商品数量急速增长,预估商品库的容量和写峰值QPS会很快遇到巨大压力。随之而来也会影响线上服务的...

5315
来自专栏Java工程师日常干货

Redis高级特性介绍及实例分析Redis基础类型回顾 Redis发展过程中的三种模式:主从、哨兵、集群 哨兵模式 Redis的简单事务 Redis持久化机制 发布与订阅消息 Redis案例设计

本文将为大家介绍Redis的一些高级特性以及结合一个具体的实际案例来对Redis进行设计分析。

1282

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券