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  • HIBERNATE锁机制

    乐观锁与悲观锁 

    文章转自网上好像是玉米田的,忘记了

    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: 
    Ø LockMode.NONE : 无锁机制。 
    Ø LockMode.WRITE : Hibernate 在 Insert 和 Update 记录的时候会自动 
    获取。 
    Ø 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。 
    Ø LockMode.UPGRADE :利用数据库的 for update 子句加锁。 
    Ø 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: 
    Ø none
    无乐观锁 
    Ø version
    通过版本机制实现乐观锁 
    Ø dirty
    通过检查发生变动过的属性实现乐观锁 
    Ø 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 

     

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