悲观锁

  • 悲观锁的概念

悲观锁,正如其名,具有强烈的独占和排他特性。它指的是对数据被外界(包括本系统当前的其他事务,以及来自外部系统的事务处理)修改持保守态度,因此,在整个数据处理过程中,将数据处于锁定状态。悲观锁的实现,往往依靠数据库提供的锁机制(也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性,否则,即使在本系统中实现了加锁机制,也无法保证外部系统不会修改数据)。

简而言之,悲观锁主要用于保护数据的完整性。当多个操作并发执行时,某个操作对数据应用了锁,则其他操作只能等该操作执行完了,才能进行对该数据进行修改操作。

  • 悲观锁示例

在商品购买场景中,当有多个用户对某个库存有限的商品同时进行下单操作。若采用先查询库存,后减库存的方式进行库存数量的变更,将会导致超卖的产生。

若使用悲观锁,当A用户获取到某个商品的库存数据时,用户B则会阻塞,直到A用户完成减库存的整个事务时,B用户才可以获取到商品的库存数据。则可以避免商品被超卖。当然这个只是一个事例便于理解,如果是一个使用人数比较多的系统,这样操作当然不友好。

乐观锁

  • 乐观锁的概念

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。而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。

  • 乐观锁示例

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。

现在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 。

方法一:

  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。

方法二:
1. 操作员 A 此时将其读出balance=100,并从其帐户balance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balance=100,并从其帐户余额中扣除 20 (100-20 )。

3.操作员 A 在提交扣款(100-50 ),连同帐户原先查询出来的 balance=100 作为更新条件,提交至数据库更新,此时由于提交的更新条件balance=100 和原先数据库中的balance相等,找到这了条数据并更新。

4。 操作员 B完成了操作,试图向数据库提交数据(100-20 ),并且将原先查询出来的 balance=100作为更新条件,但此时比对数据库中该账户balance已经为( 50),操作员 B 提交的条件balance是原来查询出来的100,因此数据库找不到这条记录,操作员 B 的提交操作失败。

这样,也可以避免操作员 B 的旧数据修改的结果覆盖操作员A 的操作结果的可能。