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
(
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
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)。