使用锁来控制数据库并发

想象一下，您正在开发一个电子商务系统，成千上万的人试图同时购买最后剩下的产品。然而，他们中的许多人可以继续结账并完成订单。当您检查库存时，您的产品数量为负数。这是怎么可能的，你该如何解决这个问题？

让我们编码吧！您可能想到的第一件事是在结帐前检查库存。也许是这样的：

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

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

    if (stock 



您可以使用此验证，但是当我们谈论每秒数百、数千、数百万甚至数十个请求时，此验证是不够的。当 10 个请求同时到达这段代码并且数据库为 stockByProductId 返回相同的值时，您的代码将崩溃。在我们进行此验证时，您需要一种方法来阻止其他请求。


  
  
  第一个解决方案 - 用于更新


在 SELECT 上添加锁定语句。在此示例中，我使用 Spring Data 的 FOR UPDATE 来完成此操作。正如 PostgreSQL 文档所述


FOR UPDATE 导致 SELECT 语句检索的行被锁定，就像要进行更新一样。这可以防止它们被其他事务修改或删除，直到当前事务结束。




@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);
}




所有使用产品ID对stocks表的请求都将等待，直到实际事务完成。这里的目标是确保您获得股票的最新更新价值。


  
  
  第二种解决方案 - pg_advisory_xact_lock


此解决方案与上一个类似，但您可以选择锁定键是什么。我们将锁定整个交易，直到完成所有验证和库存减量的处理。



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);
}




本次交易结束后，下一次请求只会与同ID的商品进行交互。


  
  
  第三种解决方案 - WHERE 子句


在这种情况下，我们不会锁定行或事务。让我们允许此事务继续进行，直到更新语句为止。请注意最后一个条件：库存 > 0。这将不允许我们的库存小于零。因此，如果两个人尝试同时购买，其中一个人会收到错误，因为我们的数据库不允许库存 


@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);





  
  
  结论


第一个和第二个解决方案使用悲观锁定作为策略。第三是乐观锁。当您在执行涉及某个资源的任何任务时希望限制对该资源的访问时，可以使用悲观锁定策略。在您完成进程之前，目标资源将被锁定以进行任何其他访问。小心死锁！

使用乐观锁，您可以对同一资源执行各种查询，而不会出现任何阻塞。当冲突不太可能发生时使用它。通常，您会有一个与您的行相关的版本，当您更新该行时，数据库会将您的行版本与数据库中的行版本进行比较。如果两者相等，则更改将成功。如果没有，您必须重试。正如您所看到的，我在本文中没有使用任何版本行，但我的第三个解决方案不会阻止任何请求并使用 stock > 0 条件控制并发性。

如果你想看完整的代码，可以查看我的GitHub。

还有很多其他策略来实现悲观锁定和乐观锁定，例如您可以搜索更多有关 FOR UPDATE WITH SKIP LOCKED 的内容。