聊聊数据库乐观锁和悲观锁

在写入数据库的时候需要有锁，比如同时写入数据库的时候会出现丢数据，那么就需要锁机制。

数据锁分为乐观锁和悲观锁

它们使用的场景如下：

• 乐观锁适用于写少读多的情景，因为这种乐观锁相当于JAVA的CAS，所以多条数据同时过来的时候，不用等待，可以立即进行返回。

• 悲观锁适用于写多读少的情景，这种情况也相当于JAVA的synchronized，reentrantLock等，大量数据过来的时候，只有一条数据可以被写入，其他的数据需要等待。执行完成后下一条数据可以继续。

他们实现的方式上有所不同。

乐观锁采用版本号的方式，即当前版本号如果对应上了就可以写入数据，如果判断当前版本号不一致，那么就不会更新成功，

比如

1. update table set column = value

2. where version=${version} and otherKey = ${otherKey}

悲观锁实现的机制一般是在执行更新语句的时候采用for update方式，

比如

1. update table set column='value' for update

这种情况where条件呢一定要涉及到数据库对应的索引字段，这样才会是行级锁，否则会是表锁，这样执行速度会变慢。

下面我就弄一个spring boot（springboot 2.1.1 + mysql + lombok + aop + jpa）工程，然后逐渐的实现乐观锁和悲观锁。

假设有一个场景，有一个catalog商品目录表，然后还有一个browse浏览表，假如一个商品被浏览了，那么就需要记录下浏览的user是谁，并且记录访问的总数。

表的结构非常简单：　　

1. create table catalog  (

2. id int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',

3. name varchar(50) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '商品名称',

4. browse_count int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '浏览数',

5. version int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '乐观锁，版本号',

6. PRIMARY KEY(id)

7. ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

8. CREATE table browse (

9. id int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',

10. cata_id int(11) NOT NULL COMMENT '商品ID',

11. user varchar(50) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '',

12. create_time timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',

13. PRIMARY KEY(id)

14. ) ENGINE=INNODB DEFAULT CHARSET=utf8;

POM.XML的依赖如下：

1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

2. <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

3.    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

4.    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

5.    <parent>

6.        <groupId>org.springframework.boot</groupId>

7.        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>

8.        <version>2.1.1.RELEASE</version>

9.        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->

10.    </parent>

11.    <groupId>com.hqs</groupId>

12.    <artifactId>dblock</artifactId>

13.    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

14.    <name>dblock</name>

15.    <description>Demo project for Spring Boot</description>

16.    <properties>

17.        <java.version>1.8</java.version>

18.    </properties>

19.    <dependencies>

20.        <dependency>

21.            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

22.            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>

23.        </dependency>

24.        <dependency>

25.            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

26.            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>

27.            <scope>runtime</scope>

28.        </dependency>

29.        <dependency>

30.            <groupId>mysql</groupId>

31.            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>

32.            <scope>runtime</scope>

33.        </dependency>

34.        <dependency>

35.            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

36.            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>

37.            <scope>test</scope>

38.        </dependency>

39.        <dependency>

40.            <groupId>org.springframework.boot</groupId>

41.            <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>

42.        </dependency>

43.        <dependency>

44.            <groupId>mysql</groupId>

45.            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>

46.        </dependency>

47.        <dependency>

48.            <groupId>org.projectlombok</groupId>

49.            <artifactId>lombok</artifactId>

50.            <optional>true</optional>

51.        </dependency>

52.        <!-- aop -->

53.        <dependency>

54.            <groupId>org.aspectj</groupId>

55.            <artifactId>aspectjweaver</artifactId>

56.            <version>1.8.4</version>

57.        </dependency>

58.    </dependencies>

59.    <build>

60.        <plugins>

61.            <plugin>

62.                <groupId>org.springframework.boot</groupId>

63.                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>

64.            </plugin>

65.        </plugins>

66.    </build>

67. </project>

项目的结构如下：

介绍一下项目的结构的内容：

• entity包： 实体类包。

• repository包：数据库repository

• service包： 提供服务的service

• controller包: 控制器写入用于编写requestMapping。相关请求的入口类

• annotation包： 自定义注解，用于重试。

• aspect包： 用于对自定义注解进行切面。

• DblockApplication： springboot的启动类。

• DblockApplicationTests： 测试类。

咱们看一下核心代码的实现，参考如下，使用dataJpa非常方便，集成了CrudRepository就可以实现简单的CRUD，非常方便，有兴趣的同学可以自行研究。

实现乐观锁的方式有两种：

1. 更新的时候将version字段传过来，然后更新的时候就可以进行version判断，如果version可以匹配上，那么就可以更新（方法：updateCatalogWithVersion）。

2. 在实体类上的version字段上加入version，可以不用自己写SQL语句就可以它就可以自行的按照version匹配和更新，是不是很简单。　

1. public interface CatalogRepository extends CrudRepository<Catalog, Long> {

2.    @Query(value = "select * from Catalog a where a.id = :id for update", nativeQuery = true)

3.    Optional<Catalog> findCatalogsForUpdate(@Param("id") Long id);

4.    @Lock(value = LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE) //代表行级锁

5.    @Query("select a from Catalog a where a.id = :id")

6.    Optional<Catalog> findCatalogWithPessimisticLock(@Param("id") Long id);

7.    @Modifying(clearAutomatically = true) //修改时需要带上

8.    @Query(value = "update Catalog set browse_count = :browseCount, version = version + 1 where id = :id " +

9.            "and version = :version", nativeQuery = true)

10.    int updateCatalogWithVersion(@Param("id") Long id, @Param("browseCount") Long browseCount, @Param("version") Long version);

11. }

实现悲观锁的时候也有两种方式：

1. 自行写原生SQL，然后写上for update语句。（方法：findCatalogsForUpdate）

2. 使用@Lock注解，并且设置值为LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE即可代表行级锁。

还有我写的测试类，方便大家进行测试：　　

1. package com.hqs.dblock;

2. import org.junit.Test;

3. import org.junit.runner.RunWith;

4. import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

5. import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

6. import org.springframework.boot.test.web.client.TestRestTemplate;

7. import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

8. import org.springframework.util.LinkedMultiValueMap;

9. import org.springframework.util.MultiValueMap;

10. @RunWith(SpringRunner.class)

11. @SpringBootTest(classes = DblockApplication.class, webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)

12. public class DblockApplicationTests {

13.    @Autowired

14.    private TestRestTemplate testRestTemplate;

15.    @Test

16.    public void browseCatalogTest() {

17.        String url = "http://localhost:8888/catalog";

18.        for(int i = 0; i < 100; i++) {

19.            final int num = i;

20.            new Thread(() -> {

21.                MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();

22.                params.add("catalogId", "1");

23.                params.add("user", "user" + num);

24.                String result = testRestTemplate.postForObject(url, params, String.class);

25.                System.out.println("-------------" + result);

26.            }

27.            ).start();

28.        }

29.    }

30.    @Test

31.    public void browseCatalogTestRetry() {

32.        String url = "http://localhost:8888/catalogRetry";

33.        for(int i = 0; i < 100; i++) {

34.            final int num = i;

35.            new Thread(() -> {

36.                MultiValueMap<String, String> params = new LinkedMultiValueMap<>();

37.                params.add("catalogId", "1");

38.                params.add("user", "user" + num);

39.                String result = testRestTemplate.postForObject(url, params, String.class);

40.                System.out.println("-------------" + result);

41.            }

42.            ).start();

43.        }

44.    }

45. }

调用100次，即一个商品可以浏览一百次，采用悲观锁，catalog表的数据都是100，并且browse表也是100条记录。采用乐观锁的时候，因为版本号的匹配关系，那么会有一些记录丢失，但是这两个表的数据是可以对应上的。

乐观锁失败后会抛出ObjectOptimisticLockingFailureException，那么我们就针对这块考虑一下重试，下面我就自定义了一个注解，用于做切面。

1. package com.hqs.dblock.annotation;

2. import java.lang.annotation.ElementType;

3. import java.lang.annotation.Retention;

4. import java.lang.annotation.RetentionPolicy;

5. import java.lang.annotation.Target;

6. @Target(ElementType.METHOD)

7. @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)

8. public @interface RetryOnFailure {

9. }

针对注解进行切面，见如下代码。我设置了最大重试次数5，然后超过5次后就不再重试。　　

1. package com.hqs.dblock.aspect;

2. import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

3. import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;

4. import org.aspectj.lang.annotation.Around;

5. import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;

6. import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;

7. import org.hibernate.StaleObjectStateException;

8. import org.springframework.orm.ObjectOptimisticLockingFailureException;

9. import org.springframework.stereotype.Component;

10. @Slf4j

11. @Aspect

12. @Component

13. public class RetryAspect {

14.    public static final int MAX_RETRY_TIMES = 5;//max retry times

15.    @Pointcut("@annotation(com.hqs.dblock.annotation.RetryOnFailure)") //self-defined pointcount for RetryOnFailure

16.    public void retryOnFailure(){}

17.    @Around("retryOnFailure()") //around can be execute before and after the point

18.    public Object doConcurrentOperation(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {

19.        int attempts = 0;

20.        do {

21.            attempts++;

22.            try {

23.                pjp.proceed();

24.            } catch (Exception e) {

25.                if(e instanceof ObjectOptimisticLockingFailureException ||

26.                        e instanceof StaleObjectStateException) {

27.                    log.info("retrying....times:{}", attempts);

28.                    if(attempts > MAX_RETRY_TIMES) {

29.                        log.info("retry excceed the max times..");

30.                        throw e;

31.                    }

32.                }

33.            }

34.        } while (attempts < MAX_RETRY_TIMES);

35.        return  null;

36.    }

37. }

大致思路是这样了，示例中的代码：

https://github.com/stonehqs/dblock

扩展阅读

作者：黄青石

来源：https://www.cnblogs.com/huangqingshi/p/10165409.html