J2EE事務(wù)并發(fā)控制策略總結(jié)
當(dāng)前J2EE項(xiàng)目中，面臨的一個(gè)共同問題就是如果控制事務(wù)的并發(fā)訪問，雖然有些持久層框架已經(jīng)為我們做了很多工作，但是理解原理，對于我們開發(fā)來說還是很有用處的。
本文結(jié)合Hibernate以及JPA標(biāo)準(zhǔn)，對J2EE當(dāng)前持久層設(shè)計(jì)所遇到的幾個(gè)問題進(jìn)行總結(jié)：
事務(wù)并發(fā)訪問控制策略
當(dāng)前J2EE項(xiàng)目中，面臨的一個(gè)共同問題就是如果控制事務(wù)的并發(fā)訪問，雖然有些持久層框架已經(jīng)為我們做了很多工作，但是理解原理，對于我們開發(fā)來說還是很有用處的。
事務(wù)并發(fā)訪問主要可以分為兩類，分別是同一個(gè)系統(tǒng)事務(wù)和跨事務(wù)訪問的并發(fā)訪問控制，其中同一個(gè)系統(tǒng)事務(wù)可以采取樂觀鎖以及悲觀鎖策略，而跨多個(gè)系統(tǒng)事務(wù)時(shí)則需要樂觀離線鎖和悲觀離線鎖。在討論這四種并發(fā)訪問控制策略之前，先需要明確一下數(shù)據(jù)庫事務(wù)隔離級別的問題，ANSI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了四個(gè)數(shù)據(jù)庫事務(wù)隔離級別，它們分別是：
讀取未提交(Read Uncommitted)
這是最低的事務(wù)隔離級別，讀事務(wù)不會阻塞讀事務(wù)和寫事務(wù)，寫事務(wù)也不會阻塞讀事務(wù)，但是會阻塞寫事務(wù)。這樣造成的一個(gè)結(jié)果就是當(dāng)一個(gè)寫事務(wù)沒有提交的時(shí)候，讀事務(wù)照樣可以讀取，那么造成了臟讀的現(xiàn)象。
讀取已提交(Read Committed)
采用此種隔離界別的時(shí)候，寫事務(wù)就會阻塞讀事務(wù)和寫事務(wù)，但是讀事務(wù)不會阻塞讀事務(wù)和寫事務(wù)，這樣因?yàn)閷懯聞?wù)會阻塞讀取事務(wù)，那么從而讀取事務(wù)就不能讀到臟數(shù)據(jù)，但是因?yàn)樽x事務(wù)不會阻塞其它的事務(wù)，這樣還是會造成不可重復(fù)讀的問題。
可重復(fù)讀(Repeatable Read)
采用此種隔離級別，讀事務(wù)會阻塞寫事務(wù)，但是讀事務(wù)不會阻塞讀事務(wù)，但是寫事務(wù)會阻塞寫事務(wù)和讀事務(wù)。因?yàn)樽x事務(wù)阻塞了寫事務(wù)，這樣以來就不會造成不可重復(fù)讀的問題，但是這樣還是不能避免幻影讀問題。
序列化(serializable)
此種隔離級別是最嚴(yán)格的隔離級別，如果設(shè)置成這個(gè)級別，那么就不會出現(xiàn)以上所有的問題(臟讀，不可重復(fù)讀，幻影讀)。但是這樣以來會極大的影響到我們系統(tǒng)的性能，因此我們應(yīng)該避免設(shè)置成為這種隔離級別，相反的，我們應(yīng)該采用較低的隔離界別，然后再采用并發(fā)控制策略來進(jìn)行事務(wù)的并發(fā)訪問控制)。
其實(shí)我們也可以把事務(wù)隔離級別設(shè)置為serializable，這樣就不需要采用并發(fā)控制策略了，數(shù)據(jù)庫就會為我們做好一切并發(fā)控制，但是這樣以來會嚴(yán)重影響我們系統(tǒng)的伸縮性和性能，所以在實(shí)踐中，我們一般采用讀取已提交或者更低的事務(wù)隔離級別，配合各種并發(fā)訪問控制策略來達(dá)到并發(fā)事務(wù)控制的目的。下面總結(jié)一下常用的控制策略：
1 樂觀鎖
樂觀鎖是在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫事務(wù)中我們常采取的策略，因?yàn)樗苁沟梦覀兊南到y(tǒng)保持高的性能的情況下，提高很好的并發(fā)訪問控制。樂觀鎖，顧名思義就是保持一種樂觀的態(tài)度，我們認(rèn)為系統(tǒng)中的事務(wù)并發(fā)更新不會很頻繁，即使沖突了也沒事，大不了重新再來一次。它的基本思想就是每次提交一個(gè)事務(wù)更新時(shí)，我們想看看要修改的東西從上次讀取以后有沒有被其它事務(wù)修改過，如果修改過，那么更新就會失敗,。
最后我們需要明確一個(gè)問題，因?yàn)闃酚^鎖其實(shí)并不會鎖定任何記錄，所以如果我們數(shù)據(jù)庫的事務(wù)隔離級別設(shè)置為讀取已提交或者更低的隔離界別，那么是不能避免不可重復(fù)讀問題的(因?yàn)榇藭r(shí)讀事務(wù)不會阻塞其它事務(wù))，所以采用樂觀鎖的時(shí)候，系統(tǒng)應(yīng)該要容許不可重復(fù)讀問題的出現(xiàn)。
了解了樂觀鎖的概念以后，那么當(dāng)前我們系統(tǒng)中又是如何來使用這種策略的呢?一般可以采用以下三種方法：
版本(Version)字段：在我們的實(shí)體中增加一個(gè)版本控制字段，每次事務(wù)更新后就將版本字段的值加1.
時(shí)間戳(timestamps)：采取這種策略后，當(dāng)每次要提交更新的時(shí)候就會將系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間和實(shí)體加載時(shí)的時(shí)間進(jìn)行比較，如果不一致，那么就報(bào)告樂觀鎖失敗，從而回滾事務(wù)或者重新嘗試提交。采用時(shí)間戳有一些不足，比如在集群環(huán)境下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步也許會成問題，并且如果并發(fā)事務(wù)間隔時(shí)間小于當(dāng)前平臺最小的時(shí)鐘單位，那么就會發(fā)生覆蓋前一個(gè)事務(wù)結(jié)果的問題。因此一般采用版本字段比較好。
基于所有屬性進(jìn)行檢測：采用這種策略的時(shí)候，需要比較每個(gè)字段在讀取以后有沒有被修改過，所以這種策略實(shí)現(xiàn)起來比較麻煩，要求對每個(gè)屬性都進(jìn)行比較，如果采用hiernate的話，因?yàn)镠ibernate在一級緩存中可以進(jìn)行臟檢測，那么可以判斷哪些字段被修改過，從而動(dòng)態(tài)的生成sql語句進(jìn)行更新。
下面再總結(jié)一下如何在JDBC和Hibernate中使用樂觀鎖：
JDBC中使用樂觀鎖：如果我們采用JDBC來實(shí)現(xiàn)持久層的話，那么就可以采用以上將的三種支持樂觀鎖的策略，在實(shí)體中增加一個(gè)version字段或者一個(gè)Date字段，也可以采用基于所有屬性的策略，下面就采用version字段來做一演示：
假如系統(tǒng)中有一個(gè)Account的實(shí)體類，我們在Account中多加一個(gè)version字段，那么我們JDBC Sql語句將如下寫：
- Select a.version....from Account as a where (where condition..)
- Update Account set version = version+1.....(another field) where version =?...(another contidition)
這樣以來我們就可以通過更新結(jié)果的行數(shù)來進(jìn)行判斷，如果更新結(jié)果的行數(shù)為0，那么說明實(shí)體從加載以來已經(jīng)被其它事務(wù)更改了，所以就拋出自定義的樂觀鎖定異常(或者也可以采用Spring封裝的異常體系)。具體實(shí)例如下：
- .......
- int rowsUpdated = statement.executeUpdate(sql);
- If(rowsUpdated= =0){
- throws new OptimisticLockingFailureException();
- }
- ........
在使用JDBC API的情況下，我們需要在每個(gè)update語句中，都要進(jìn)行版本字段的更新以及判斷，因此如果稍不小心就會出現(xiàn)版本字段沒有更新的問題，相反當(dāng)前的 ORM框架卻為我們做好了一切，我們僅僅需要做的就是在每個(gè)實(shí)體中都增加version或者是Date字段。
Hibernate中使用樂觀鎖：如果我們采用Hibernate做為持久層的框架，那么實(shí)現(xiàn)樂觀鎖將變得非常容易，因?yàn)榭蚣軙臀覀兩上鄳?yīng)的sql語句，不僅減少了開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)，而且不容易出錯(cuò)。下面同樣采用version字段的方式來總結(jié)一下：
同樣假如系統(tǒng)中有一個(gè)Account的實(shí)體類，我們在Account中多加一個(gè)version字段，
- public class Account{
- Long id ;
- .......
- @Version //也可以采用XML文件進(jìn)行配置
- Int version
- .......
- }
這樣以來每次我們提交事務(wù)時(shí)，hibernate內(nèi)部會生成相應(yīng)的SQL語句將版本字段加1，并且進(jìn)行相應(yīng)的版本檢測，如果檢測到并發(fā)樂觀鎖定異常，那么就拋出StaleObjectStateException.
2 悲觀鎖
所謂悲觀鎖，顧名思義就是采用一種悲觀的態(tài)度來對待事務(wù)并發(fā)問題，我們認(rèn)為系統(tǒng)中的并發(fā)更新會非常頻繁，并且事務(wù)失敗了以后重來的開銷很大，這樣以來，我們就需要采用真正意義上的鎖來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。悲觀鎖的基本思想就是每次一個(gè)事務(wù)讀取某一條記錄后，就會把這條記錄鎖住，這樣其它的事務(wù)要想更新，必須等以前的事務(wù)提交或者回滾解除鎖。
最后我們還是需要明確一個(gè)問題，假如我們數(shù)據(jù)庫事務(wù)的隔離級別設(shè)置為讀取已提交或者更低，那么通過悲觀鎖，我們控制了不可重復(fù)讀的問題，但是不能避免幻影讀的問題(因?yàn)橐氡苊馕覀兙托枰O(shè)置數(shù)據(jù)庫隔離級別為Serializable,而一般情況下我們都會采取讀取已提交或者更低隔離級別，并配合樂觀或者悲觀鎖來實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制，所以幻影讀問題是不能避免的，如果想避免幻影讀問題，那么你只能依靠數(shù)據(jù)庫的serializable隔離級別(幸運(yùn)的是幻影讀問題一般情況下不嚴(yán)重)。
下面就分別以JDBC和Hibernate來總結(jié)一下：
JDBC中使用悲觀鎖：在JDBC中使用悲觀鎖，需要使用select for update語句，假如我們系統(tǒng)中有一個(gè)Account的類，我們可以采用如下的方式來進(jìn)行：
- Select * from Account where ...(where condition).. for update.
當(dāng)使用了for update語句后，每次在讀取或者加載一條記錄的時(shí)候，都會鎖住被加載的記錄，那么當(dāng)其他事務(wù)如果要更新或者是加載此條記錄就會因?yàn)椴荒塬@得鎖而阻塞，這樣就避免了不可重復(fù)讀以及臟讀的問題，但是其他事務(wù)還是可以插入和刪除記錄，這樣也許同一個(gè)事務(wù)中的兩次讀取會得到不同的結(jié)果集，但是這不是悲觀鎖鎖造成的問題，這是我們數(shù)據(jù)庫隔離級別所造成的問題。
最后還需要注意的一點(diǎn)就是每個(gè)沖突的事務(wù)中，我們必須使用select for update 語句來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問，如果一些事務(wù)沒有使用select for update語句，那么就會很容易造成錯(cuò)誤，這也是采用JDBC進(jìn)行悲觀控制的缺點(diǎn)。
Hibernate中使用悲觀鎖：相比于JDBC使用悲觀鎖來說，在Hibernate中使用悲觀鎖將會容易很多，因?yàn)镠ibernate有API讓我們來調(diào)用，從而避免直接寫SQL語句。下面就Hibernate使用悲觀鎖做一總結(jié)：
首先先要明確一下Hibernate中支持悲觀鎖的兩種模式LockMode.UPGRADE以LockMode.UPGRADE_NO_WAIT.(PS:在JPA中，對應(yīng)的鎖模式是LockModeType.Read，這與Hibernate是不一樣的呵呵)
假如我們系統(tǒng)中有一個(gè)Account的類，那么具體的操作可以像這樣：
- .......
- session.lock(account, LockMode.UPGRADE);
- ......
或者也可以采用如下方式來加載對象：
- session.get(Account.class,identity,LockMode.UPGRADE).
這樣以來當(dāng)加載對象時(shí)，hibernate內(nèi)部會生成相應(yīng)的select for update語句來加載對象，從而鎖定對應(yīng)的記錄，避免其它事務(wù)并發(fā)更新。
以上兩種策略都是針對同一個(gè)事務(wù)而言的，如果我們要實(shí)現(xiàn)跨多個(gè)事務(wù)的并發(fā)控制就要采用其它兩種并發(fā)控制策略了，下面做一總結(jié)：
C++與java是兩種完全不同風(fēng)格的東西，C++是由程序員創(chuàng)造的，由程序員完善的，然后才出的標(biāo)準(zhǔn)的，也就是說C++的標(biāo)準(zhǔn)完全落后與C++的發(fā)展。java恰好相反，它是先有標(biāo)準(zhǔn)(可能還沒有實(shí)現(xiàn))，然后后有的實(shí)現(xiàn)，而且它是由公司主導(dǎo)開發(fā)的，雖然現(xiàn)在開源了，但是標(biāo)準(zhǔn)并不是誰都能定的。這就造就了C++是百花齊放，博大精深，很少有人敢說自己C++ 很厲害。
java卻是另外的一種感覺，一切都規(guī)定好了，你只需要按照規(guī)定去做，符合標(biāo)準(zhǔn)才可以的。所以C++是那種既可以做的堂堂正正，博大精深(比如標(biāo)準(zhǔn)庫)，又可以實(shí)現(xiàn)的匪夷所思，天馬行空(寫 Boost庫的人太牛了)。java不行，java要求如此只能如此，不能越雷池一步。
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