數據庫中樂觀鎖與悲觀鎖的概念

鎖( locking )

業務邏輯的實現過程中,往往需要保證數據訪問的排他性。如在金融系統的日終結算處理中,我們希望針對某個 cut-off 時間點的數據進行處理,而不希望在結算進行過程中(可能是幾秒種,也可能是幾個小時),數據再發生變化。此時,我們就需要通過一些機制來保證這些數據在某個操作過程中不會被外界修改,這樣的機制,在這裏,也就是所謂的 “ 鎖 ” ,即給我們選定的目標數據上鎖,使其無法被其他程序修改。

Hibernate 支持兩種鎖機制:即通常所說的 “ 悲觀鎖( Pessimistic Locking ) ”和 “ 樂觀鎖( Optimistic Locking ) ” 。悲觀鎖(Pessimistic Locking )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,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)。

一個典型的倚賴數據庫的悲觀鎖調用:

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

這條 sql 語句鎖定了 account 表中所有符合檢索條件( name=”Erica” )的記錄。本次事務提交之前(事務提交時會釋放事務過程中的鎖),外界無法修改這些記錄。

Hibernate 的悲觀鎖,也是基於數據庫的鎖機制實現。注意,只有在查詢開始之前(也就是 Hiberate 生成 SQL 之前)設定加鎖,纔會真正通過數據庫的鎖機制進行加鎖處理,否則,數據已經通過不包含 for update子句的 Select SQL 加載進來,所謂數據庫加鎖也就無從談起。

樂觀鎖( Optimistic Locking )相對悲觀鎖而言,樂觀鎖機制採取了更加寬鬆的加鎖機制。悲觀鎖大多數情況下依靠數據庫的鎖機制實現,以保證操作最大程度的獨佔性。但隨之而來的就是數據庫性能的大量開銷,特別是對長事務而言,這樣的開銷往往無法承受。

如一個金融系統,當某個操作員讀取用戶的數據,並在讀出的用戶數據的基礎上進行修改時(如更改用戶帳戶餘額),如果採用悲觀鎖機制,也就意味着整個操作過程中(從操作員讀出數據、開始修改直至提交修改結果的全過程,甚至還包括操作員中途去煮咖啡的時間),數據庫記錄始終處於加鎖狀態,可以想見,如果面對幾百上千個併發,這樣的情況將導致怎樣的後果。

樂觀鎖機制在一定程度上解決了這個問題。樂觀鎖,大多是基於數據版本( Version )記錄機制實現。何謂數據版本?即爲數據增加一個版本標識,在基於數據庫表的版本解決方案中,一般是通過爲數據庫表增加一個 “version” 字段來實現。讀取出數據時,將此版本號一同讀出,之後更新時,對此版本號加一。此時,將提交數據的版本數據與數據庫表對應記錄的當前版本信息進行比對,如果提交的數據版本號大於數據庫表當前版本號,則予以更新,否則認爲是過期數據。對於上面修改用戶帳戶信息的例子而言,假設數據庫中帳戶信息表中有一個version 字段,當前值爲 1 ;而當前帳戶餘額字段( balance )爲 $100 。

1 操作員 A 此時將其讀出( version=1 ),並從其帳戶餘額中扣除 $50( $100-$50 )。

2 在操作員 A 操作的過程中,操作員 B 也讀入此用戶信息( version=1 ),並從其帳戶餘額中扣除 $20 ( $100-$20 )。

3 操作員 A 完成了修改工作,將數據版本號加一( version=2 ),連同帳戶扣除後餘額( balance=$50 ),提交至數據庫更新,此時由於提交數據版本大於數據庫記錄當前版本,數據被更新,數據庫記錄 version 更新爲 2 。

4 操作員 B 完成了操作,也將版本號加一( version=2 )試圖向數據庫提交數據( balance=$80 ),但此時比對數據庫記錄版本時發現,操作員 B 提交的數據版本號爲 2 ,數據庫記錄當前版本也爲 2 ,不滿足 “ 提交版本必須大於記錄當前版本才能執行更新 “ 的樂觀鎖策略,因此,操作員 B 的提交被駁回。這樣,就避免了操作員 B 用基於 version=1 的舊數據修改的結果覆蓋操作員 A 的操作結果的可能。

從上面的例子可以看出,樂觀鎖機制避免了長事務中的數據庫加鎖開銷(操作員 A和操作員 B 操作過程中,都沒有對數據庫數據加鎖),大大提升了大併發量下的系統整體性能表現。需要注意的是,樂觀鎖機制往往基於系統中的數據存儲邏輯,因此也具備一定的局限性,如在上例中,由於樂觀鎖機制是在我們的系統中實現,來自外部系統的用戶餘額更新操作不受我們系統的控制,因此可能會造成髒數據被更新到數據庫中。在系統設計階段,我們應該充分考慮到這些情況出現的可能性,並進行相應調整(如將樂觀鎖策略在數據庫存儲過程中實現,對外只開放基於此存儲過程的數據更新途徑,而不是將數據庫表直接對外公開)。


轉自:http://www.cnblogs.com/chenlulouis/archive/2010/07/07/1772631.html

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