MySQL的乐观锁、悲观锁机制及实现

乐观锁

乐观锁的实现参考了这篇文章，里面还将了乐观锁的时间戳实现方式：

跳转https://blog.csdn.net/sunwenhao_2017/article/details/81565783

概述

乐观锁是一种并发控制策略，它假设多个事务不会发生冲突，在执行操作时不加锁，非常乐观，只需每次进行提交时利用标识进行对比，确认其他事务没修改过便可提交。

实现

使用数据版本（Version）记录机制实现，这是乐观锁最常用的一种实现方式。

• 即为数据增加一个版本标识，一般是给数据库表增加一个数字类型的 “version” 字段来实现。当读取数据时，将version字段的值一同读出，数据每更新一次，对此version值加一。当我们提交更新的时候，判断数据库表对应记录的当前版本信息与第一次取出来的version值进行比对，如果数据库表当前版本号与第一次取出来的version值相等，则予以更新，否则认为是过期数据。用下面的一张图来说明： -
• 如上图所示，如果更新操作顺序执行，则数据的版本（version）依次递增，不会产生冲突。但是如果发生有不同的业务操作对同一版本的数据进行修改，那么，先提交的操作（图中B）会把数据version更新为2，当A在B之后提交更新时发现数据的version已经被修改了，那么A的更新操作会失败
• 假设我们有以下两张表（商品库存表和库存变动历史表），包含一个 version 字段用于乐观锁： - -
• 对应实体类： - package com.example.entity;import lombok.AllArgsConstructor;import lombok.Data;import lombok.NoArgsConstructor;/** * 实体类：库存 */@Data@NoArgsConstructor@AllArgsConstructorpublic class Inventory { /** * 产品ID */ private int productId; /** * 库存数量 */ private int stockQuantity; /** * 版本号 */ private int version;}- package com.example.entity;import com.example.entity.Inventory;import lombok.AllArgsConstructor;import lombok.Data;import lombok.NoArgsConstructor;import java.sql.Timestamp;/** * 实体类：库存变动历史 */@Data@NoArgsConstructor@AllArgsConstructorpublic class StockChangeHistory { /** * 变动ID */ private Integer changeId; /** * 产品ID */ private Integer productId; /** * 变动时间 */ private Timestamp changeTime; /** * 变动前库存数量 */ private int previousStockQuantity; /** * 变动后库存数量 */ private int newStockQuantity; /** * 变动数量 */ private int changeAmount;}
• 使用 MyBatis 进行数据库操作的 Mapper 接口： - @Mapperpublic interface InventoryMapper { /** * 根据id更新商品，使用了乐观锁 * @param inventory * @return */ @Update("UPDATE inventory SET stock_quantity = #{stockQuantity}, version = version + 1 WHERE product_id = #{productId} AND version = #{version}") int updateWithVersion(Inventory inventory); /** * 根据id查询出商品，mapper文件脑补就行，也不重要 * @param productId * @return */ Inventory findById(int productId);}- @Mapperpublic interface StockChangeHistoryMapper { void insert(StockChangeHistory stockChangeHistory);}
• 在 Service 层中实现乐观锁的逻辑（Service接口自己脑补）： - @Servicepublic class StockServiceImpl implements StockService { @Autowired private InventoryMapper inventoryMapper; @Autowired private StockChangeHistoryMapper stockChangeHistoryMapper; /** * 使用乐观锁来减库存 * @param productId */ @Override @Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ) public void decreaseStockQuantity(int productId) { //根据商品id查询出商品 Inventory inventory = inventoryMapper.findById(productId); if (inventory != null && inventory.getStockQuantity() > 0) { //保存更新的库存 int oldStockQuantity = inventory.getStockQuantity(); //计算新的库存并设置：库存-1 int newStockQuantity = inventory.getStockQuantity() - 1; inventory.setStockQuantity(newStockQuantity); //执行减库存操作 int updatedRows = inventoryMapper.updateWithVersion(inventory); //updateWithVersion方法使用了带有版本号的更新语句，并返回受影响的行数。如果更新行数为0，则表示更新失败，即乐观锁冲突，此时可以抛出自定义的异常 if (updatedRows == 0) { throw new OptimisticLockingException("Failed to update stock quantity due to optimistic locking conflict."); } //添加变动记录到 库存变动历史表 中 saveStockChangeHistory(productId, oldStockQuantity, newStockQuantity, -1); } } private void saveStockChangeHistory(int productId, int previousStockQuantity, int newStockQuantity, int changeAmount) { //创建一个库存变动历史对象 StockChangeHistory stockChangeHistory = new StockChangeHistory(); //设置变动的商品id stockChangeHistory.setProductId(productId); //变动时间 stockChangeHistory.setChangeTime(new Timestamp(System.currentTimeMillis())); //设置变动前的库存 stockChangeHistory.setPreviousStockQuantity(previousStockQuantity); //设置变动后的库存 stockChangeHistory.setNewStockQuantity(newStockQuantity); //设置变动量 stockChangeHistory.setChangeAmount(changeAmount); //插入到 库存变动历史表 中 stockChangeHistoryMapper.insert(stockChangeHistory); }}
• 最后，在 Controller 层中暴露更新库存的接口： - @RestController@RequestMapping("/stock")public class StockController { @Autowired private StockService stockService; /** * 使用乐观锁来减库存 * @param productId * @return */ @GetMapping("/decrease/{productId}") public ResponseEntity<String> decreaseStockQuantity(@PathVariable("productId") int productId) { stockService.decreaseStockQuantity(productId); return ResponseEntity.ok("Stock quantity decreased successfully."); }}
• 其实就是编写了这样一条sql语句： - 根据id和版本号更新数据库对应用户信息，同时版本号加1 - -- 假设有一张用户表 users，包含 id、name 和 version 字段-- 读取数据SELECT id, name, version FROM users WHERE id = 1;-- 更新数据时检查版本号UPDATE usersSET name = 'new_name', version = version + 1WHERE id = 1 AND version = current_version;

乐观锁的重试机制

通过乐观锁的重试机制，在保证数据一致性的前提下，可以解决由于版本冲突导致的放弃更新问题。

乐观锁冲突重试机制，重试3次：

参考这篇文章，也详细了：跳转

使用场景

乐观锁适合并发冲突少，读多写少的场景，不用通过加锁只需通过比较字段版本号(或时间戳)是否发生改变的形式，无锁操作，吞吐量较高。

悲观锁

概述

悲观锁认为每次操作都会发生冲突，非常悲观。它会在任何可能发生冲突的地方进行加锁，其他操作想修改都需要等它执行完后释放锁，再通过争抢到锁而进行操作。

实现

使用悲观锁来解决并发冲突的问题，可以在查询库存时使用

SELECT ... FOR UPDATE

语句来获取悲观锁。这样可以确保在事务中对查询结果加锁，避免其他事务对查询结果进行修改。

mapper层的代码：

@Mapper
public interface InventoryMapper {

    /**
     * 加悲观锁的根据id查询商品
     * @param productId
     * @return
     */
    @Select("SELECT * FROM inventory WHERE product_id = #{productId} FOR UPDATE")
    Inventory findByIdForUpdate(int productId);

}

**在上面的代码中，

findByIdForUpdate

方法使用了

SELECT ... FOR UPDATE

语句来查询库存，并获取悲观锁。**

**通过使用

FOR UPDATE

子句，查询结果会被锁定，直到事务结束。这样可以确保在事务中对查询结果加锁，避免其他事务对查询结果进行修改。**

Service代码：

@Service
public class StockServiceImpl implements StockService {

    @Autowired
    private InventoryMapper inventoryMapper;

    @Autowired
    private StockChangeHistoryMapper stockChangeHistoryMapper;

    /**
     * 加悲观锁的根据id查询商品
     * @param
     */
    @Override
    @Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)
    public Inventory getInventoryForUpdate(int productId) {
        Inventory inventory = inventoryMapper.findByIdForUpdate(productId);
        return inventory;
    }
}

Controller层：

package com.example.controller;

import com.example.entity.Inventory;
import com.example.service.StockService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping("/stock")
public class StockController {

    @Autowired
    private StockService stockService;

    /**
     * 加悲观锁的根据id查询商品
     * @param productId
     * @return
     */
    @GetMapping("/inventory/{productId}")
    public ResponseEntity<Inventory> getInventory(@PathVariable int productId) {
        Inventory inventory = stockService.getInventoryForUpdate(productId);
        return ResponseEntity.ok(inventory);
    }
}

总结：悲观锁的sql语句：

-- 读取数据并加锁
SELECT id, name FROM users WHERE id = 1 FOR UPDATE;

-- 执行更新操作
UPDATE users SET name = 'new_name' WHERE id = 1;

使用场景

悲观锁适合并发冲突多，写多读少的场景。通过每次加锁的形式来确保数据的安全性，吞吐量较低.