樂觀鎖與悲觀鎖 (文章轉自網上好像是玉米田的,忘記了)
鎖( locking ) 業務邏輯的實現過程中,往往需要保證資料訪問的排他性。如在金融系統的日終結算 處理中,我們希望針對某個 cut-off 時間點的資料進行處理,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),資料再發生變化。此時,我們就需要通過一些機 制來保證這些資料在某個操作過程中不會被外界修改,這樣的機制,在這裡,也就是所謂 的 “ 鎖 ” ,即給我們選定的目標資料上鎖,使其無法被其他程式修改。
Hibernate 支援兩種鎖機制:即通常所說的 “ 悲觀鎖( Pessimistic Locking ) ”
和 “ 樂觀鎖( Optimistic Locking ) ” 。
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”
Hibernate 的悲觀鎖,也是基於資料庫的鎖機制實現。 下面的程式碼實現了對查詢記錄的加鎖:
String hqlStr =
"from TUser as user where user.name='Erica'";
Query query = session.createQuery(hqlStr);
query.setLockMode("user",LockMode.UPGRADE); // 加鎖
List userList = query.list();// 執行查詢,獲取資料
query.setLockMode
TUser 類指定了一個別名 “user” ),這裡也就是對返回的所有 user 記錄進行加鎖。 觀察執行期 Hibernate 生成的 SQL 語句:
select tuser0_.id as id, tuser0_.name as name, tuser0_.group_id
as group_id, tuser0_.user_type as user_type, tuser0_.sex as sex
from t_user tuser0_ where (tuser0_.name='Erica' ) for update
這裡 Hibernate 通過使用資料庫的 for update 子句實現了悲觀鎖機制。
Hibernate 的加鎖模式有:
Ø LockMode.NONE : 無鎖機制。
Ø LockMode.WRITE : Hibernate 在 Insert 和 Update 記錄的時候會自動 獲取。
Ø LockMode.READ : Hibernate 在讀取記錄的時候會自動獲取。 以上這三種鎖機制一般由 Hibernate 內部使用,如 Hibernate 為了保證 Update
過程中物件不會被外界修改,會在 save 方法實現中自動為目標物件加上 WRITE 鎖。
Ø LockMode.UPGRADE :利用資料庫的 for update 子句加鎖。
Ø LockMode. UPGRADE_NOWAIT : Oracle 的特定實現,利用 Oracle 的 for
update nowait 子句實現加鎖。 上面這兩種鎖機制是我們在應用層較為常用的,加鎖一般通過以下方法實現:
Criteria.setLockMode
Query.setLockMode
Session.lock
注意,只有在查詢開始之前(也就是 Hiberate 生成 SQL 之前)設定加鎖,才會 真正通過資料庫的鎖機制進行加鎖處理,否則,資料已經通過不包含 for update
子句的 Select SQL 載入進來,所謂資料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 靠資料庫的鎖機制實現,以保證操作最大程度的獨佔性。但隨之而來的就是資料庫 效能的大量開銷,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,當某個操作員讀取使用者的資料,並在讀出的使用者資料的基礎上進 行修改時(如更改使用者帳戶餘額),如果採用悲觀鎖機制,也就意味著整個操作過 程中(從操作員讀出資料、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),資料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,大多是基於資料版本 ( Version )記錄機制實現。何謂資料版本?即為資料增加一個版本標識,在基於 資料庫表的版本解決方案中,一般是通過為資料庫表增加一個 “version” 欄位來 實現。 讀取出資料時,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 交資料的版本資料與資料庫表對應記錄的當前版本資訊進行比對,如果提交的資料 版本號大於資料庫表當前版本號,則予以更新,否則認為是過期資料。 對於上面修改使用者帳戶資訊的例子而言,假設資料庫中帳戶資訊表中有一個
version 欄位,當前值為 1 ;而當前帳戶餘額欄位( balance )為 $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 也讀入此使用者資訊( 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,將資料版本號加一( version=2 ),連同帳戶扣 除後餘額( balance=$50 ),提交至資料庫更新,此時由於提交資料版本大 於資料庫記錄當前版本,資料被更新,資料庫記錄 version 更新為 2 。
4 操作員 B 完成了操作,也將版本號加一( version=2 )試圖向資料庫提交數 據( balance=$80 ),但此時比對資料庫記錄版本時發現,操作員 B 提交的 資料版本號為 2 ,資料庫記錄當前版本也為 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 的舊資料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資料庫加鎖開銷(操作員 A
和操作員 B 操作過程中,都沒有對資料庫資料加鎖),大大提升了大併發量下的系 統整體效能表現。 需要注意的是,樂觀鎖機制往往基於系統中的資料儲存邏輯,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,來自外部系統的使用者 餘額更新操作不受我們系統的控制,因此可能會造成髒資料被更新到資料庫中。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 將樂觀鎖策略在資料庫儲存過程中實現,對外只開放基於此儲存過程的資料更新途 徑,而不是將資料庫表直接對外公開)。
Hibernate 在其資料訪問引擎中內建了樂觀鎖實現。如果不用考慮外部系統對數 據庫的更新操作,利用 Hibernate 提供的透明化樂觀鎖實現,將大大提升我們的 生產力。
Hibernate 中可以通過 class 描述符的 optimistic-lock 屬性結合 version
描述符指定。 現在,我們為之前示例中的 TUser 加上樂觀鎖機制。
1 . 首先為 TUser 的 class 描述符新增 optimistic-lock 屬性:
<hibernate-mapping>
<class
name="org.hibernate.sample.TUser"
table="t_user"
dynamic-update="true"
dynamic-insert="true"
optimistic-lock="version"
>
……
</class>
</hibernate-mapping>
optimistic-lock 屬性有如下可選取值:
Ø none
無樂觀鎖
Ø version
通過版本機制實現樂觀鎖
Ø dirty
通過檢查發生變動過的屬性實現樂觀鎖
Ø all
通過檢查所有屬性實現樂觀鎖 其中通過 version 實現的樂觀鎖機制是 Hibernate 官方推薦的樂觀鎖實現,同時也 是 Hibernate 中,目前唯一在資料物件脫離 Session 發生修改的情況下依然有效的鎖機 制。因此,一般情況下,我們都選擇 version 方式作為 Hibernate 樂觀鎖實現機制。
2 . 新增一個 Version 屬性描述符
<hibernate-mapping>
<class
name="org.hibernate.sample.TUser"
table="t_user"
dynamic-update="true"
dynamic-insert="true"
optimistic-lock="version"
>
<id
name="id"
column="id"
type="java.lang.Integer"
>
<generator class="native">
</generator>
</id>
<version
column="version"
name="version"
type="java.lang.Integer"
/>
……
</class>
</hibernate-mapping>
注意 version 節點必須出現在 ID 節點之後。 這裡我們聲明瞭一個 version 屬性,用於存放使用者的版本資訊,儲存在 TUser 表的
version 欄位中。 此時如果我們嘗試編寫一段程式碼,更新 TUser 表中記錄資料,如:
Criteria criteria = session.createCriteria(TUser.class);
criteria.add(Expression.eq("name","Erica"));
List userList = criteria.list();
TUser user =(TUser)userList.get(0);
Transaction tx = session.beginTransaction();
user.setUserType(1); // 更新 UserType 欄位
tx.commit();
每次對 TUser 進行更新的時候,我們可以發現,資料庫中的 version 都在遞增。 而如果我們嘗試在 tx.commit 之前,啟動另外一個 Session ,對名為 Erica 的用 戶進行操作,以模擬併發更新時的情形:
Session session= getSession();
Criteria criteria = session.createCriteria(TUser.class);
criteria.add(Expression.eq("name","Erica"));
Session session2 = getSession();
Criteria criteria2 = session2.createCriteria(TUser.class);
criteria2.add(Expression.eq("name","Erica"));
List userList = criteria.list();
List userList2 = criteria2.list();TUser user =(TUser)userList.get(0);
TUser user2 =(TUser)userList2.get(0);
Transaction tx = session.beginTransaction();
Transaction tx2 = session2.beginTransaction();
user2.setUserType(99);
tx2.commit();
user.setUserType(1);
tx.commit();
執行以上程式碼,程式碼將在 tx.commit() 處丟擲 StaleObjectStateException 異 常,並指出版本檢查失敗,當前事務正在試圖提交一個過期資料。通過捕捉這個異常,我 們就可以在樂觀鎖校驗失敗時進行相應處理