如何分析數(shù)據(jù)庫(kù)樂(lè)觀鎖、悲觀鎖

并發(fā)問(wèn)題

當(dāng)程序中出現(xiàn)并發(fā)的問(wèn)題時(shí)，我們就要有相應(yīng)的手段保證數(shù)據(jù)的正確性，防止多個(gè)用戶(hù)在操作數(shù)據(jù)的時(shí)候，出現(xiàn)和預(yù)期數(shù)據(jù)不一樣的現(xiàn)象，產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)的層面如果沒(méi)有做好并發(fā)控制，就可能導(dǎo)致臟讀、幻讀和不可重復(fù)讀等問(wèn)題，所以對(duì)于并發(fā)場(chǎng)景鎖機(jī)制的應(yīng)用是非常有效的，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

 

悲觀鎖

當(dāng)我們要對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的一條數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的時(shí)候，為了避免同時(shí)被其他人修改，最好的辦法就是直接對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖以防止并發(fā)。這種借助數(shù)據(jù)庫(kù)鎖機(jī)制，在修改數(shù)據(jù)之前先鎖定，再修改的方式被稱(chēng)之為悲觀并發(fā)控制（又名“悲觀鎖”，Pessimistic Concurrency Control，縮寫(xiě)“PCC”）。

這樣別的線程讀取該數(shù)據(jù)的時(shí)候就需要等待當(dāng)前線程釋放鎖，獲得到鎖的線程才能獲得該數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)權(quán)限。從而保證了并發(fā)修改數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的問(wèn)題。但是由于阻塞原因，所以導(dǎo)致吞吐量不高。悲觀鎖更適用于多寫(xiě)少讀的情況。

1. 好友A和好友B同時(shí)來(lái)到銀行，首先好友A獲取到你的余額為0，太窮了。

2. 好友B此時(shí)獲取不到你的余額，因此好友B處于阻塞狀態(tài)，等待ing…….。

3. 好友A給你的銀行賬號(hào)里面匯入1000塊，總額等于money=money+1000。

4. 好友A操作完，此時(shí)好友B獲取到你的余額1000塊，然后執(zhí)行轉(zhuǎn)賬操作money=money+1000，最后你的余額為2000。

假設(shè)轉(zhuǎn)賬的過(guò)程沒(méi)有鎖機(jī)制

1. 好友A和好友B同時(shí)來(lái)到銀行，首先好友A獲取到你的余額為0，太窮了。

2. 好友B此時(shí)也獲取到你的余額為0，然后給你轉(zhuǎn)賬1000，總額度變?yōu)?+1000=1000。

3. 好友A也給你轉(zhuǎn)賬1000，總額度變?yōu)檫€是為1000，這結(jié)果肯定是不對(duì)的。

悲觀鎖，正如其名，它指的是對(duì)數(shù)據(jù)被外界（包括本系統(tǒng)當(dāng)前的其他事務(wù)，以及來(lái)自外部系統(tǒng)的事務(wù)處理）修改持保守態(tài)度(悲觀)，因此，在整個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制 （也只有數(shù)據(jù)庫(kù)層提供的鎖機(jī)制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問(wèn)的排他性，否則，即使在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了加鎖機(jī)制，也無(wú)法保證外部系統(tǒng)不會(huì)修改數(shù)據(jù)）。

即使使用了悲觀鎖，還是存在問(wèn)題，由于悲觀鎖使所有的訪問(wèn)者同步進(jìn)行，大量的訪問(wèn)就會(huì)阻塞，占用系統(tǒng)資源，最后的結(jié)果不可料想。此時(shí)樂(lè)觀鎖的作用就誕生了。

數(shù)據(jù)庫(kù)中，在對(duì)任意記錄進(jìn)行修改前，先嘗試為該記錄加上排他鎖（exclusive locking）。如果加鎖失敗，說(shuō)明該記錄正在被修改，那么當(dāng)前查詢(xún)可能要等待或者拋出異常。具體響應(yīng)方式由開(kāi)發(fā)者根據(jù)實(shí)際需要決定。如果成功加鎖，那么就可以對(duì)記錄做修改，事務(wù)完成后就會(huì)解鎖了。其間如果有其他對(duì)該記錄做修改或加排他鎖的操作，都會(huì)等待我們解鎖或直接拋出異常。

拿比較常用的MySql Innodb引擎舉例，來(lái)說(shuō)明一下在SQL中如何使用悲觀鎖。要使用悲觀鎖，我們必須關(guān)閉MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)提交屬性。因?yàn)镸ySQL默認(rèn)使用autocommit模式（自動(dòng)提交事務(wù)），也就是說(shuō)，當(dāng)我們執(zhí)行一個(gè)更新操作后，MySQL會(huì)立刻將結(jié)果進(jìn)行提交。

sql語(yǔ)句：set autocommit=0

以網(wǎng)購(gòu)扣減庫(kù)存來(lái)說(shuō)明一下悲觀鎖的使用：

//開(kāi)啟事務(wù)
begin；
select quantity from goods where id=1 for update；
update goods set quantity=2 where id =1;
//提交事務(wù)
commit;

以上，在對(duì)id = 1的記錄修改前，先通過(guò)for update的方式進(jìn)行加鎖，然后再進(jìn)行修改。如果以上修改庫(kù)存的代碼發(fā)生并發(fā)，同一時(shí)間只有一個(gè)線程可以開(kāi)啟事務(wù)并獲得id=1的鎖，其它的事務(wù)必須等本次事務(wù)提交之后才能執(zhí)行。這樣我們可以保證當(dāng)前的數(shù)據(jù)不會(huì)被其它事務(wù)修改。

上面我們提到，使用select…for update會(huì)把數(shù)據(jù)給鎖住，不過(guò)我們需要注意一些鎖的級(jí)別，MySQL InnoDB默認(rèn)行級(jí)鎖。行級(jí)鎖都是基于索引的，如果一條SQL語(yǔ)句用不到索引是不會(huì)使用行級(jí)鎖的，會(huì)使用表鎖。

樂(lè)觀鎖

樂(lè)觀鎖（ Optimistic Locking ） 相對(duì)悲觀鎖而言，樂(lè)觀鎖假設(shè)認(rèn)為數(shù)據(jù)一般情況下不會(huì)造成沖突，所以在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新的時(shí)候，才會(huì)正式對(duì)數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)沖突了，則讓返回用戶(hù)錯(cuò)誤的信息，讓用戶(hù)決定如何去做。由于樂(lè)觀鎖沒(méi)有了鎖等待，提高了吞吐量，所以樂(lè)觀鎖適合多讀少寫(xiě)的場(chǎng)景。 常見(jiàn)的樂(lè)觀鎖實(shí)現(xiàn)方式是：版本號(hào)version和CAS。

采用上面的例子，使用樂(lè)觀鎖加版本號(hào)的方式，給數(shù)據(jù)庫(kù)的表增加一個(gè)字段version版本號(hào)，執(zhí)行的操作如下：

• 你的好友A獲取你的余額為0并獲取當(dāng)前的版本號(hào)version=0。

• 好友B也同時(shí)獲取你的余額為0并獲取當(dāng)前的版本號(hào)version=0。

• 好好友A轉(zhuǎn)賬后的總額為1000，并使版本號(hào)version+1=1。更新到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

• 好友B同時(shí)也將金額1000匯進(jìn)你的賬號(hào)中，并使版本號(hào)version+1=1，提交事務(wù)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)版本號(hào)已被修改，提交事務(wù)失敗，更新不成功。

• 此時(shí)好友B需要再次執(zhí)行轉(zhuǎn)賬操作，才能給你轉(zhuǎn)賬成功。

相對(duì)于悲觀鎖，在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理的時(shí)候，樂(lè)觀鎖并不會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制。一般的實(shí)現(xiàn)樂(lè)觀鎖的方式就是記錄數(shù)據(jù)版本。數(shù)據(jù)版本,為數(shù)據(jù)增加的一個(gè)版本標(biāo)識(shí)。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，將版本標(biāo)識(shí)的值一同讀出，數(shù)據(jù)每更新一次，同時(shí)對(duì)版本標(biāo)識(shí)進(jìn)行更新。當(dāng)我們提交更新的時(shí)候，判斷數(shù)據(jù)庫(kù)表對(duì)應(yīng)記錄的當(dāng)前版本信息與第一次取出來(lái)的版本標(biāo)識(shí)進(jìn)行比對(duì)，如果數(shù)據(jù)庫(kù)表當(dāng)前版本號(hào)與第一次取出來(lái)的版本標(biāo)識(shí)值相等，則予以更新，否則認(rèn)為是過(guò)期數(shù)據(jù)。

使用樂(lè)觀鎖就不需要借助數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖機(jī)制了。樂(lè)觀鎖的概念中其實(shí)已經(jīng)闡述了它的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。主要就是兩個(gè)步驟：沖突檢測(cè)和數(shù)據(jù)更新。其實(shí)現(xiàn)方式有一種比較典型的就是CAS。

CAS是項(xiàng)樂(lè)觀鎖技術(shù)，當(dāng)多個(gè)線程嘗試使用CAS同時(shí)更新同一個(gè)變量時(shí)，只有其中一個(gè)線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會(huì)被掛起，而是被告知這次競(jìng)爭(zhēng)中失敗，并可以再次嘗試。