
MySQL中的悲观锁与乐观锁:深入解析与应用场景
在并发环境下,数据库中的数据常常会被多个用户同时访问和修改
为了保证数据的一致性和完整性,需要使用锁机制来控制并发访问
MySQL作为广泛使用的关系型数据库管理系统,提供了两种主要的锁机制:悲观锁和乐观锁
这两种锁机制体现了对数据并发访问的不同态度和应对策略
本文将对MySQL中的悲观锁和乐观锁进行深入解析,并探讨它们各自的应用场景
一、悲观锁:悲观主义的并发控制
悲观锁是一种对数据的修改持有悲观态度的并发控制方式
它总是假设最坏的情况,即每次读取数据的时候都默认其他线程会更改数据,因此需要进行加锁操作
当其他线程想要访问数据时,都需要阻塞挂起,直到锁被释放
1. 实现方式
在MySQL中,悲观锁通常通过`SELECT ... FOR UPDATE`语句来实现
这条语句会读取指定的数据行,并加上排他锁(exclusive lock),阻止其他事务对这些数据行进行更新或删除操作,直到当前事务提交或回滚
例如,假设有一张用户表`users`,包含`id`、`name`等字段
如果想要对用户ID为1的用户数据进行悲观锁锁定,可以使用以下SQL语句:
sql
SELECT - FROM users WHERE id = 1 FOR UPDATE;
执行这条语句后,其他事务将无法对ID为1的用户数据进行更新或删除操作,直到当前事务提交(`COMMIT`)或回滚(`ROLLBACK`)
2.优缺点
优点:
- 对每次读取数据都进行加锁,有效避免了脏读、幻读和不可重复读等并发问题
- 实现简单,易于理解和使用
缺点:
-每次都加锁降低了系统的吞吐量,尤其在并发量大时,许多线程都会被阻塞,影响系统性能
-容易导致死锁问题,需要额外的死锁检测和预防机制
3. 适用场景
悲观锁适用于以下场景:
- 写操作较多、并发冲突可能性较高的场景
例如,在高并发环境下对同一篇文章进行频繁点赞时,使用悲观锁可以有效避免数据不一致的问题
- 对数据一致性要求极高的场景
如金融交易系统、银行转账等,需要确保在任何时刻的数据都是一致的,不允许出现脏读、不可重复读等问题
二、乐观锁:乐观主义的并发控制
与悲观锁相反,乐观锁是一种对数据的修改持有乐观态度的并发控制方式
它假设并发冲突不会经常发生,因此不会在开始操作时就锁定资源,而是在提交更新时检查是否有其他事务已经修改了该数据
如果检测到冲突,则拒绝此次操作
1. 实现方式
乐观锁通常通过数据版本号或时间戳来实现
每次更新数据时,都会检查版本号或时间戳是否一致
如果一致,则进行更新操作,并将版本号或时间戳加1;如果不一致,则说明数据已经被其他事务修改过,更新操作失败
例如,假设有一张用户表`users`,包含`id`、`name`和`version`字段
其中,`version`字段用于记录数据的版本号
如果想要更新用户ID为1的用户数据,并使用乐观锁进行并发控制,可以使用以下SQL语句:
sql
--假设当前version值为current_version
UPDATE users SET name = new_name, version = version +1 WHERE id =1 AND version = current_version;
执行这条语句时,MySQL会检查`id`为1且`version`为`current_version`的数据行是否存在
如果存在,则进行更新操作,并将`version`值加1;如果不存在,则说明数据已经被其他事务修改过,更新操作失败
2.优缺点
优点:
- 省去了锁的开销,提高了系统的吞吐量
尤其适用于读多写少的场景,可以减少锁带来的性能损耗
-避免了悲观锁可能导致的死锁问题
缺点:
- 实现相对复杂,需要额外的版本号或时间戳字段来支持
- 在并发写操作较多时,会有较高的失败率
因为一旦检测到冲突,就需要重新尝试操作或放弃操作
- 存在ABA问题
即一个线程读取的数据版本为A,另一个线程将数据版本改为B后再改回A,此时第一个线程进行CAS操作时会认为数据没有发生变化,从而导致潜在的问题
3. 适用场景
乐观锁适用于以下场景:
- 读操作远多于写操作的场景
例如在线阅读平台、新闻网站等,这类应用主要以读取信息为主,很少会有数据修改的需求
采用乐观锁可以减少锁带来的性能损耗
- 低冲突概率的环境
当系统预期不同事务之间很少会对同一数据进行修改时,使用乐观锁可以获得更好的性能表现
比如库存管理系统中,对于非热销商品的库存调整
三、悲观锁与乐观锁的选择策略
在实际开发中,选择悲观锁还是乐观锁应基于具体的应用场景以及系统对性能和一致性的需求来决定
以下是一些选择策略:
- 如果系统中写操作较多,且并发冲突可能性较高,同时对数据一致性要求极高,那么应优先考虑使用悲观锁
如金融交易系统、银行转账等场景
- 如果系统中读操作远多于写操作,且并发冲突概率较低,那么应优先考虑使用乐观锁
如在线阅读平台、新闻网站等场景
- 在选择锁机制时,还需要考虑死锁预防、锁的粒度等因素
悲观锁容易导致死锁问题,需要额外的死锁检测和预防机制;而乐观锁虽然避免了死锁问题,但在并发写操作较多时可能会有较高的失败率
- 此外,还可以考虑使用分布式锁等更高级的并发控制机制来满足特定场景下的需求
分布式锁可以在分布式系统中实现跨节点的锁控制,但实现起来相对复杂,且需要注意性能开销和一致性问题
四、实例分析:点赞功能的实现
为了更直观地理解悲观锁和乐观锁的应用场景及优缺点,以下以点赞功能为例进行分析
假设有一个文章点赞系统,用户可以对文章进行点赞操作
为了保证点赞数的一致性,需要使用锁机制来控制并发访问
使用悲观锁实现点赞功能:
java
//假设有一个ArticleMapper接口,其中包含了selectForUpdate和incrementLikes方法
@Mapper
public interface ArticleMapper extends BaseMapper{
@Select(SELECT - FROM articles WHERE id = # {id} FOR UPDATE)
Article selectForUpdate(Long id);
@Update(UPDATE articles SET likes = likes +1 WHERE id ={id})
int incrementLikes(Long id);
}
// ArticleService类中实现了使用悲观锁进行点赞的逻辑
@Service
public class ArticleService{
@Autowired
private ArticleMapper articleMapper;
@Transactional
public String likeArticle(Long articleId){
// 使用悲观锁查询文章(锁定该行)
Article article = articleMapper.selectForUpdate(articleId);
if(article == null){
return Article not found;
}
// 更新点赞数
int rows = articleMapper.incrementLikes(articleId);
if(rows >0){
return Like successful, new likes: +(article.getLikes() +1);
} else{
return Failed to update likes;
}
}
}
在这个例子中,`selectForUpdate`方法使用了`SELECT ... FOR UPDATE`语句对指定文章进行悲观锁锁定 然后,在事务中更新点赞数
这种方式可以确保在事务提交前其他事务无法修改该文章的数据,从而保证了点赞数的一致性
但是,由于使用了悲观锁,可能会导致其他事务阻塞,影响系统性能
使用乐观锁实现点赞功能:
为了使用乐观锁实现点赞功能,需要在`articles`表中添加一个`version`字段来记录数据的版本号
然后,在更新点赞数时检查版本号是否一致
java
//假设Article实体类中添加了一个version字段
public class Article{
// ... 其他字段
private Integer version;
// ... getter和setter方法