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聊聊数据库乐观锁和悲观锁

作者:黄青石

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:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>    <parent>        <groupId>org.springframework.boot</groupId>        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>        <version>2.1.1.RELEASE</version>        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->    </parent>    <groupId>com.hqs</groupId>    <artifactId>dblock</artifactId>    <version>1.0-SNAPSHOT</version>    <name>dblock</name>    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <properties>        <java.version>1.8</java.version>    </properties>
    <dependencies>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>        </dependency>
        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>            <scope>runtime</scope>        </dependency>        <dependency>            <groupId>mysql</groupId>            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>            <scope>runtime</scope>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>            <scope>test</scope>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.springframework.boot</groupId>            <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>mysql</groupId>            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>        </dependency>        <dependency>            <groupId>org.projectlombok</groupId>            <artifactId>lombok</artifactId>            <optional>true</optional>        </dependency>
        <!-- aop -->        <dependency>            <groupId>org.aspectj</groupId>            <artifactId>aspectjweaver</artifactId>            <version>1.8.4</version>        </dependency>
    </dependencies>
    <build>        <plugins>            <plugin>                <groupId>org.springframework.boot</groupId>                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>            </plugin>        </plugins>    </build>
</project>

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。 
public interface CatalogRepository extends CrudRepository<Catalog, Long> {
    @Query(value = "select * from Catalog a where a.id = :id for update", nativeQuery = true)    Optional<Catalog> 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<Catalog> 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)public class DblockApplicationTests {
    @Autowired    private TestRestTemplate testRestTemplate;
    @Test    public void browseCatalogTest() {        String url = "http://localhost:8888/catalog";        for(int i = 0; i < 100; i++) {            final int num = i;            new Thread(() -> {                MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();                params.add("catalogId", "1");                params.add("user", "user" + num);                String result = testRestTemplate.postForObject(url, params, String.class);                System.out.println("-------------" + result);            }            ).start();        }    }
    @Test    public void browseCatalogTestRetry() {        String url = "http://localhost:8888/catalogRetry";        for(int i = 0; i < 100; i++) {            final int num = i;            new Thread(() -> {                MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();                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 @interface RetryOnFailure {}

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@Componentpublic class RetryAspect {    public static final int MAX_RETRY_TIMES = 5;//max retry times
    @Pointcut("@annotation(com.hqs.dblock.annotation.RetryOnFailure)") //self-defined pointcount for RetryOnFailure    public void retryOnFailure(){}
    @Around("retryOnFailure()") //around can be execute before and after the point    public Object doConcurrentOperation(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {        int attempts = 0;
        do {            attempts++;            try {                pjp.proceed();            } catch (Exception e) {                if(e instanceof ObjectOptimisticLockingFailureException ||                        e instanceof StaleObjectStateException) {                    log.info("retrying....times:{}", attempts);                    if(attempts > MAX_RETRY_TIMES) {                        log.info("retry excceed the max times..");                        throw e;                    }                }
            }        } while (attempts < MAX_RETRY_TIMES);        return  null;    }}

大致思路是这样了,示例中的代码:https://github.com/stonehqs/dblock

本文分享自微信公众号 - Java研发军团(ityuancheng)

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2019-04-26

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