MySQL的乐观锁、悲观锁机制及实现

目录

乐观锁

概述

实现

乐观锁的重试机制

使用场景

悲观锁

概述

实现

使用场景

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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

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
    @AllArgsConstructor
    public 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
    @AllArgsConstructor
    public 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：

  • @Mapper
    public 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);
    }

  • @Mapper
    public 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）：

  • @Service
    public class StockServiceImpl implements StockService {@Autowiredprivate InventoryMapper inventoryMapper;@Autowiredprivate 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-1int 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idstockChangeHistory.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 {@Autowiredprivate 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 users
      SET name = 'new_name', version = version + 1
      WHERE 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 {@Autowiredprivate InventoryMapper inventoryMapper;@Autowiredprivate 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 {@Autowiredprivate 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.