使用鎖來控制資料庫並發

想像一下，您正在開發一個電子商務系統，成千上萬的人試圖同時購買最後剩下的產品。然而，他們中的許多人可以繼續結帳並完成訂單。當您檢查庫存時，您的產品數量為負數。這是怎麼可能的，你該如何解決這個問題？

讓我們來編碼吧！您可能想到的第一件事是在結帳前檢查庫存。也許是這樣的：

public void validateAndDecreaseSolution(long productId, int quantity {
    Optional stockByProductId = 
 stockRepository.findStockByProductId(productId);

    int stock = stockByProductId.orElseThrow().getStock();
    int possibleStock = stock - quantity;

    if (stock 



您可以使用此驗證，但是當我們談論每秒數百、數千、數百萬甚至數十個請求時，此驗證是不夠的。當 10 個請求同時到達這段程式碼並且資料庫為 stockByProductId 傳回相同的值時，您的程式碼將會崩潰。在我們進行此驗證時，您需要一種方法來阻止其他請求。 


  
  
  第一個解決方案 - 用於更新


在 SELECT 上新增鎖定語句。在此範例中，我使用 Spring Data 的 FOR UPDATE 來完成此操作。正如 PostgreSQL 文件所述


FOR UPDATE 導致 SELECT 語句檢索的行被鎖定，就像要更新一樣。這可以防止它們被其他事務修改或刪除，直到目前事務結束。 



@Query(value = "SELECT * FROM stocks s WHERE s.product_id = ?1 FOR UPDATE", nativeQuery = true)
Optional findStockByProductIdWithLock(Long productId);






public void validateAndDecreaseSolution1(long productId, int quantity) {
    Optional stockByProductId = stockRepository.findStockByProductIdWithLock(productId);

    // ... validate

    stockRepository.decreaseStock(productId, quantity);
}




所有使用產品ID對stocks表的請求都會等待，直到實際事務完成。這裡的目標是確保您獲得股票的最新更新價值。 


  
  
  第二個解決方案 - pg_advisory_xact_lock


此解決方案與上一個類似，但您可以選擇鎖定鍵是什麼。我們將鎖定整個交易，直到完成所有驗證和庫存減量的處理。 


public void acquireLockAndDecreaseSolution2(long productId, int quantity) {
    Query nativeQuery = entityManager.createNativeQuery("select pg_advisory_xact_lock(:lockId)");
    nativeQuery.setParameter("lockId", productId);
    nativeQuery.getSingleResult();

    Optional stockByProductId = stockRepository.findStockByProductId(productId);

    // check stock and throws exception if it is necessary

    stockRepository.decreaseStock(productId, quantity);
}




本次交易結束後，下一次請求只會與同ID的商品互動。 


  
  
  第三種解決方案 - WHERE 子句


在這種情況下，我們不會鎖定行或事務。讓我們允許此事務繼續進行，直到更新語句為止。請注意最後一個條件：庫存 > 0。這將不允許我們的庫存小於零。因此，如果兩個人嘗試同時購買，其中一個人會收到錯誤，因為我們的資料庫不允許庫存 


@Transactional
@Modifying
@Query(nativeQuery = true, value = "UPDATE stocks SET stock = stock - :quantity WHERE product_id = :productId AND stock > 0")
int decreaseStockWhereQuantityGreaterThanZero(@Param("productId") Long productId, @Param("quantity") int quantity);





  
  
  結論


第一個和第二個解決方案使用悲觀鎖定作為策略。第三是樂觀鎖。當您在執行涉及某個資源的任何任務時希望限制對該資源的存取時，可以使用悲觀鎖定策略。在您完成進程之前，目標資源將被鎖定以進行任何其他存取。小心死鎖！ 

使用樂觀鎖，您可以對相同資源執行各種查詢，而不會出現任何阻塞。當衝突不太可能發生時使用它。通常，您會有一個與您的行相關的版本，當您更新該行時，資料庫會將您的行版本與資料庫中的行版本進行比較。如果兩者相等，則變更將成功。如果沒有，您必須重試。正如您所看到的，我在本文中沒有使用任何版本行，但我的第三個解決方案不會阻止任何請求並使用 stock > 0 條件控制並發性。 

如果想看完整的程式碼，可以查看我的GitHub。 

還有許多其他策略來實現悲觀鎖定和樂觀鎖定，例如您可以搜尋更多有關 FOR UPDATE WITH SKIP LOCKED 的內容。