Java 悲观锁和乐观锁的实现

锁(locking)

业务逻辑的实现过程中,往往需要保证数据访问的排他性。如在金融系统的日终结算处理中,我们希望针对某个cut-off时间点的数据进行处理,而不希望在结算进行过程中(可能是几秒种,也可能是几个小时),数据再发生变化。此时,我们就需要通过一些机制来保证这些数据在某个操作过程中不会被外界修改,这样的机制,在这里,也就是所谓的“锁”,即给我们选定的目标数据上锁,使其无法被其他程序修改。

Hibernate支持两种锁机制:即通常所说的“悲观锁(Pessimistic Locking)”和“乐观锁(Optimistic Locking)”。

悲观锁(Pessimistic Locking)

悲观锁,正如其名,它指的是对数据被外界(包括本系统当前的其他事务,以及来自外部系统的事务处理)修改持保守态度,因此,在整个数据处理过程中,将数据处于锁定状态。悲观锁的实现,往往依靠数据库提供的锁机制(也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性,否则,即使在本系统中实现了加锁机制,也无法保证外部系统不会修改数据)。

一个典型的倚赖数据库的悲观锁调用:

select * from account where name=”Erica” for update

这条sql 语句锁定了account 表中所有符合检索条件(name=”Erica”)的记录。

本次事务提交之前(事务提交时会释放事务过程中的锁),外界无法修改这些记录。

Hibernate的悲观锁,也是基于数据库的锁机制实现。

下面的代码实现了对查询记录的加锁:

 String hqlStr =

"from TUser as user where user.name=‘Erica‘";

Query query = session.createQuery(hqlStr);

query.setLockMode("user",LockMode.UPGRADE); //加锁

List userList = query.list();//执行查询,获取数据

query.setLockMode对查询语句中,特定别名所对应的记录进行加锁(我们为

TUser类指定了一个别名“user”),这里也就是对返回的所有user记录进行加锁。

观察运行期Hibernate生成的SQL语句:

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

这里Hibernate通过使用数据库的for update子句实现了悲观锁机制。

Hibernate的加锁模式有:

? LockMode.NONE : 无锁机制。

? LockMode.WRITE :Hibernate在Insert和Update记录的时候会自动获取。

? LockMode.READ : Hibernate在读取记录的时候会自动获取。

以上这三种锁机制一般由Hibernate内部使用,如Hibernate为了保证Update过程中对象不会被外界修改,会在save方法实现中自动为目标对象加上WRITE锁。

? LockMode.UPGRADE :利用数据库的for update子句加锁。

? LockMode. UPGRADE_NOWAIT :Oracle的特定实现,利用Oracle的for update nowait子句实现加锁。

上面这两种锁机制是我们在应用层较为常用的,加锁一般通过以下方法实现:

Criteria.setLockMode

Query.setLockMode

Session.lock

注意,只有在查询开始之前(也就是Hiberate 生成SQL 之前)设定加锁,才会真正通过数据库的锁机制进行加锁处理,否则,数据已经通过不包含for update子句的Select SQL加载进来,所谓数据库加锁也就无从谈起。

乐观锁(Optimistic Locking)

相对悲观锁而言,乐观锁机制采取了更加宽松的加锁机制。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现,以保证操作最大程度的独占性。但随之而来的就是数据库性能的大量开销,特别是对长事务而言,这样的开销往往无法承受。

如一个金融系统,当某个操作员读取用户的数据,并在读出的用户数据的基础上进行修改时(如更改用户帐户余额),如果采用悲观锁机制,也就意味着整个操作过程中(从操作员读出数据、开始修改直至提交修改结果的全过程,甚至还包括操作

员中途去煮咖啡的时间),数据库记录始终处于加锁状态,可以想见,如果面对几百上千个并发,这样的情况将导致怎样的后果。

乐观锁机制在一定程度上解决了这个问题。乐观锁,大多是基于数据版本(Version)记录机制实现。何谓数据版本?即为数据增加一个版本标识,在基于数据库表的版本解决方案中,一般是通过为数据库表增加一个“version”字段来实现。

读取出数据时,将此版本号一同读出,之后更新时,对此版本号加一。此时,将提交数据的版本数据与数据库表对应记录的当前版本信息进行比对,如果提交的数据版本号大于数据库表当前版本号,则予以更新,否则认为是过期数据。

对于上面修改用户帐户信息的例子而言,假设数据库中帐户信息表中有一个version字段,当前值为1;而当前帐户余额字段(balance)为$100。

1 操作员A 此时将其读出(version=1),并从其帐户余额中扣除50(100-$50)。

2 在操作员A操作的过程中,操作员B也读入此用户信息(version=1),并从其帐户余额中扣除20(100-$20)。

3 操作员A完成了修改工作,将数据版本号加一(version=2),连同帐户扣除后余额(balance=$50),提交至数据库更新,此时由于提交数据版本大于数据库记录当前版本,数据被更新,数据库记录version更新为2。

4 操作员B完成了操作,也将版本号加一(version=2)试图向数据库提交数据(balance=$80),但此时比对数据库记录版本时发现,操作员B提交的数据版本号为2,数据库记录当前版本也为2,不满足“提交版本必须大于记录当前版本才能执行更新“的乐观锁策略,因此,操作员B 的提交被驳回。

这样,就避免了操作员B 用基于version=1 的旧数据修改的结果覆盖操作员A的操作结果的可能。

从上面的例子可以看出,乐观锁机制避免了长事务中的数据库加锁开销(操作员A和操作员B操作过程中,都没有对数据库数据加锁),大大提升了大并发量下的系统整体性能表现。

需要注意的是,乐观锁机制往往基于系统中的数据存储逻辑,因此也具备一定的局限性,如在上例中,由于乐观锁机制是在我们的系统中实现,来自外部系统的用户余额更新操作不受我们系统的控制,因此可能会造成脏数据被更新到数据库中。在

系统设计阶段,我们应该充分考虑到这些情况出现的可能性,并进行相应调整(如将乐观锁策略在数据库存储过程中实现,对外只开放基于此存储过程的数据更新途径,而不是将数据库表直接对外公开)。

Hibernate 在其数据访问引擎中内置了乐观锁实现。如果不用考虑外部系统对数据库的更新操作,利用Hibernate提供的透明化乐观锁实现,将大大提升我们的生产力。

Hibernate中可以通过class描述符的optimistic-lock属性结合version描述符指定。

现在,我们为之前示例中的TUser加上乐观锁机制。

1. 首先为TUser的class描述符添加optimistic-lock属性:

<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属性有如下可选取值:

? none

无乐观锁

? version

通过版本机制实现乐观锁

? dirty

通过检查发生变动过的属性实现乐观锁

? all

通过检查所有属性实现乐观锁

其中通过version实现的乐观锁机制是Hibernate官方推荐的乐观锁实现,同时也

是Hibernate中,目前唯一在数据对象脱离Session发生修改的情况下依然有效的锁机

制。因此,一般情况下,我们都选择version方式作为Hibernate乐观锁实现机制。

2. 添加一个Version属性描述符

<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 节点必须出现在ID 节点之后。

这里我们声明了一个version属性,用于存放用户的版本信息,保存在TUser表的version字段中。

此时如果我们尝试编写一段代码,更新TUser表中记录数据,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字段

tx.commit();

每次对TUser进行更新的时候,我们可以发现,数据库中的version都在递增。

而如果我们尝试在tx.commit 之前,启动另外一个Session,对名为Erica 的用户进行操作,以模拟并发更新时的情形:

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();

执行以上代码,代码将在tx.commit()处抛出StaleObjectStateException异常,并指出版本检查失败,当前事务正在试图提交一个过期数据。通过捕捉这个异常,我们就可以在乐观锁校验失败时进行相应处理。

版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载。

时间: 2024-08-02 11:08:51

Java 悲观锁和乐观锁的实现的相关文章

Java并发问题--乐观锁与悲观锁以及乐观锁的一种实现方式-CAS

首先介绍一些乐观锁与悲观锁: 悲观锁:总是假设最坏的情况,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁.传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁.再比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现也是悲观锁. 乐观锁:顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版

通俗易懂 悲观锁、乐观锁、可重入锁、自旋锁、偏向锁、轻量/重量级锁、读写锁、各种锁及其Java实现!

网上关于Java中锁的话题可以说资料相当丰富,但相关内容总感觉是一大串术语的罗列,让人云里雾里,读完就忘.本文希望能为Java新人做一篇通俗易懂的整合,旨在消除对各种各样锁的术语的恐惧感,对每种锁的底层实现浅尝辄止,但是在需要时能够知道去查什么. 首先要打消一种想法,就是一个锁只能属于一种分类.其实并不是这样,比如一个锁可以同时是悲观锁.可重入锁.公平锁.可中断锁等等,就像一个人可以是男人.医生.健身爱好者.游戏玩家,这并不矛盾.OK,国际惯例,上干货. 〇.synchronized与Lock

写文章 通俗易懂 悲观锁、乐观锁、可重入锁、自旋锁、偏向锁、轻量/重量级锁、读写锁、各种锁及其Java实现!

网上关于Java中锁的话题可以说资料相当丰富,但相关内容总感觉是一大串术语的罗列,让人云里雾里,读完就忘.本文希望能为Java新人做一篇通俗易懂的整合,旨在消除对各种各样锁的术语的恐惧感,对每种锁的底层实现浅尝辄止,但是在需要时能够知道去查什么. 首先要打消一种想法,就是一个锁只能属于一种分类.其实并不是这样,比如一个锁可以同时是悲观锁.可重入锁.公平锁.可中断锁等等,就像一个人可以是男人.医生.健身爱好者.游戏玩家,这并不矛盾.OK,国际惯例,上干货. 〇.synchronized与Lock

zbb20180929 thread 自旋锁、阻塞锁、可重入锁、悲观锁、乐观锁、读写锁、对象锁和类锁

1.自旋锁自旋锁可以使线程在没有取得锁的时候,不被挂起,而转去执行一个空循环,(即所谓的自旋,就是自己执行空循环),若在若干个空循环后,线程如果可以获得锁,则继续执行.若线程依然不能获得锁,才会被挂起.使用自旋锁后,线程被挂起的几率相对减少,线程执行的连贯性相对加强.因此,对于那些锁竞争不是很激烈,锁占用时间很短的并发线程,具有一定的积极意义,但对于锁竞争激烈,单线程锁占用很长时间的并发程序,自旋锁在自旋等待后,往往毅然无法获得对应的锁,不仅仅白白浪费了CPU时间,最终还是免不了被挂起的操作 ,

聊聊数据库乐观锁和悲观锁,乐观锁失败后重试

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,那么它们使用的场景如下: 1. 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. 2. 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

Java 中15种锁的介绍:公平锁,可重入锁,独享锁,互斥锁,乐观锁,分段锁,自旋锁等等(转)

Java 中15种锁的介绍 在读很多并发文章中,会提及各种各样锁如公平锁,乐观锁等等,这篇文章介绍各种锁的分类.介绍的内容如下: 公平锁 / 非公平锁 可重入锁 / 不可重入锁 独享锁 / 共享锁 互斥锁 / 读写锁 乐观锁 / 悲观锁 分段锁 偏向锁 / 轻量级锁 / 重量级锁 自旋锁 上面是很多锁的名词,这些分类并不是全是指锁的状态,有的指锁的特性,有的指锁的设计,下面总结的内容是对每个锁的名词进行一定的解释. 公平锁 / 非公平锁 公平锁 公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁. 非公

面试必备之悲观锁与乐观锁

悲观锁 总是假设最坏的情况,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁(共享资源每次只给一个线程使用,其它线程阻塞,用完后再把资源转让给其它线程).传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁.Java中synchronized和ReentrantLock等独占锁就是悲观锁思想的实现. 乐观锁 总是假设最好的情况,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新

第36讲 谈谈MySQL支持的事务隔离级别,以及悲观锁和乐观锁的原理和应用场景

在日常开发中,尤其是业务开发,少不了利用 Java 对数据库进行基本的增删改查等数据操作,这也是 Java 工程师的必备技能之一.做好数据操作,不仅仅需要对 Java 语言相关框架的掌握,更需要对各种数据库自身体系结构的理解.今天这一讲,作为补充 Java 面试考察知识点的完整性,关于数据库的应用和细节还需要在实践中深入学习.今天我要问你的问题是,谈谈 MySQL 支持的事务隔离级别,以及悲观锁和乐观锁的原理和应用场景?典型回答所谓隔离级别(Isolation Level),就是在数据库事务中,

数据库的悲观锁、乐观锁

并发控制 并发情况下,需要做一些控制(一般是加锁),保证共享数据的一致性. 并发操作数据库时,需要给数据库中的数据加锁,确保数据库中数据的一致性. 数据库锁的常见分类 按使用方式来分:悲观锁.乐观锁 按锁级别来分:共享锁.排它锁(主要是这2种,当然还有其他的) 按锁粒度来分:行级锁.表级锁.页级锁 悲观锁  Pessimistic Lock 悲观的,假设是最坏的情况,认为其它线程一定会修改当前线程使用的数据库数据,当前线程一定要给使用的数据库数据加锁. 悲观锁只是个统称,并不是指某一种具体的锁.

Oracle数据库悲观锁与乐观锁详解

数据的锁定分为两种方法,第一种叫做悲观锁,第二种叫做乐观锁.什么叫悲观锁呢,悲观锁顾名思义,就是对数据的冲突采取一种悲观的态度,也就是说假设数据肯定会冲突,所以在数据开始读取的时候就把数据锁定住.而乐观锁就是认为数据一般情况下不会造成冲突,所以在数据进行提交更新的时候,才会正式对数据的冲突与否进行检测,如果发现冲突了,则让用户返回错误的信息,让用户决定如何去做. 先从悲观锁开始说.在SqlServer等其余很多数据库中,数据的锁定通常采用页级锁的方式,也就是说对一张表内的数据是一种串行化的更新插