乐观锁定与悲观锁定


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我了解乐观锁定和悲观锁定之间的区别。现在有人可以向我解释我什么时候一般使用其中一个?

并根据我是否使用存储过程执行查询而改变了这个问题的答案?

但是仅仅检查一下,乐观的意思是“阅读时不要锁住桌子”,悲观的意思是“阅读时锁住桌子”。



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这是一个很好的问题,尤其是因为我阅读了可序列化性At any technique type conflicts should be detected and considered, with similar overhead for both materialized and non-materialized conflicts
小外星人

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在SO上,您可以在这里找到关于Optimistic Locking根本概念的良好解释。
Diego Mazzaro

Answers:


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乐观锁定是一种策略,您可以在其中读取记录,记下版本号(执行此操作的其他方法包括日期,时间戳或校验和/哈希),并在写回记录之前检查版本是否未更改。当您将记录写回时,您将过滤该版本的更新以确保它是原子的。(即,在您检查版本并将记录写入磁盘之间,尚未进行更新)和一次单击即可更新版本。

如果记录脏了(即与您的版本不同),则中止事务,用户可以重新启动它。

此策略最适用于不一定要为会话保留与数据库的连接的大容量系统和三层体系结构。在这种情况下,客户端实际上无法维护数据库锁定,因为连接是从池中获取的,并且您可能不会在从一个访问到另一个访问的访问中使用同一连接。

悲观锁定是指您锁定记录以供独占使用,直到完成记录为止。它具有比乐观锁定更好的完整性,但是需要您谨慎设计应用程序,以避免死锁。要使用悲观锁定,您需要直接连接到数据库(在两层客户端服务器应用程序中通常是这种情况)或可以独立于连接使用的外部可用事务ID。

在后一种情况下,您可以使用TxID打开事务,然后使用该ID重新连接。DBMS保持锁定状态,并允许您通过TxID备份会话。这就是使用两阶段提交协议(例如XACOM + Transactions)的分布式事务的工作方式。


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乐观锁定不一定使用版本号。其他策略包括使用(a)时间戳或(b)行本身的整个状态。后一种策略很丑陋,但是在您无法修改架构的情况下,无需专用的版本列。
安德鲁·斯旺

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@geek-分布式事务协议(例如XA)允许在一个或多个系统周围建立单独的事务标识符。这种类型的协议的确允许在事务标识符从会话中解耦并显式提供时通过池连接使用锁。但是,这确实会产生一些开销,并且如果您的应用程序不谨慎跟踪它们,则很容易泄漏锁和事务标识符。这是一个重量级得多的解决方案。
ConcernedOfTunbridgeWells 2014年

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@supercat-不同意乐观锁定的准确度低于100%-只要它检查所有输入记录中在整个期间内应保持不变的交易,就和悲观锁定(选择更新样式)一样准确相同的记录。主要区别在于,乐观锁仅在发生冲突时才产生开销,而悲观锁则减少了冲突时的开销。因此,在大多数事务不冲突的情况下最好是乐观的-我希望大多数应用程序通常都是这种情况。
RichVel 2014年

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@Legends-使用乐观锁定对于Web应用程序当然是适当的策略。
ConcernedOfTunbridgeWells 2015年

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您应该提到,选择还取决于读取与写入的比率:如果您的应用程序主要是由许多用户组成的只读应用程序,并且有时您要写入数据,则不应该进行乐观锁定。例如,StackOverflow有很多人在阅读页面,有时有人编辑一个页面:在悲观锁定中,谁会得到该锁定?第一个?在乐观锁定中,希望编辑该页面的人只要拥有该页面的最新版本就可以执行此操作。
jehon 2015年

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当您不希望发生太多冲突时,将使用乐观锁定。进行正常操作的成本较低,但是如果发生冲突,您将付出更高的代价来解决该事务,因为事务中止了。

当预期发生冲突时,将使用悲观锁定。违反同步的事务将被简单地阻止。

要选择适当的锁定机制,您必须估计读取和写入的数量并做出相应的计划。


在正常情况下,该语句是完美的,但在特殊情况下,您可以管理CAS操作,如答案中提到的@skaffman那样,可能会导致不准确,我会说这确实取决于。
聆听

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乐观假设您在阅读时不会有任何改变。

悲观主义者假设某件事会因此而将其锁定。

如果不一定要完美读取数据,请使用乐观的方法。您可能会读到奇怪的“肮脏”字样-但导致死锁等可能性的可能性要小得多。

大多数Web应用程序都可以进行脏读-在极少数情况下,数据不能完全符合下一次重新加载的要求。

对于精确的数据操作(例如在许多金融交易中),请使用悲观的。准确读取数据且没有未显示的更改非常重要-额外的锁定开销是值得的。

哦,Microsoft SQL Server默认使用页面锁定-基本上是您正在读取的行,并且两侧都有。行锁定更准确,但速度慢得多。通常值得将事务设置为已提交读或未锁定,以避免在读取时出现死锁。


JPA Optimistic Locking使您可以保证读取一致性。
吉利

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读取一致性是一个单独的问题-在PostgreSQL,Oracle和许多其他数据库中,无论尚未提交任何更新,您都可以获得一致的数据视图,即使排他行锁也不会受到影响。
RichVel 2014年

我必须同意@RichVel。一方面,我可以看到如果事务隔离级别为READ UNCOMMITTED,悲观锁定如何防止脏读。但是说乐观锁定很容易受到脏读取的影响,却没有提及大多数数据库(包括显然的MS SQL Server)具有默认的隔离级别“ READ COMMITTED”,这会产生误导,这可以防止脏读取并使乐观锁定的准确性与悲观。
antinome

埃里克·布劳(Eric Brower)说,与其他银行家不同,银行家更喜欢肮脏的业务。您的专家似乎绝对不在手推车中。
小外星人

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埃里克•布鲁尔(Eric Brewer)是给出CAP定理的关于银行一致性的专家。它与您为之荣誉相反。
小外星人

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除了已经说过的话:

  • 应该说optimistic锁定倾向于以牺牲可预测性为代价来提高并发性。
  • Pessimistic锁定往往会减少并发性,但是更可预测。您付钱等...

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我看不到悲观锁定如何改善可预测性(无论您如何定义)-如果您的意思是“一旦获得锁定,交易就可以完成”,那么您是对的,但是直到交易拥有所有必需的锁定,否则可能会遇到获取延迟的问题。剩余的锁,实际上可能由于DB的死锁检测+解决逻辑而中止。使用悲观锁定的应用程序执行时间可能非常难以预测-经典示例是某人锁定一条记录X然后去吃午饭,然后用户锁定记录X和Y,然后又锁定另一个Y和Z,依此类推,直到大多数用户被阻止为止。 ..
RichVel 2015年

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处理冲突时,有两种选择:

  • 您可以尝试避免冲突,这就是悲观锁的作用。
  • 或者,您可以允许发生冲突,但是在提交事务时需要检测到冲突,这就是乐观锁定的作用。

现在,让我们考虑以下丢失更新异常

丢失的更新

丢失更新异常可能发生在已提交读操作中隔离级别中。

在上图中,我们可以看到爱丽丝相信她可以从自己的身上提款40 account的帐户中但没有意识到Bob刚刚更改了帐户余额,现在该帐户中只剩下20个了。

悲观锁定

悲观锁定通过对帐户进行共享或读取锁定来实现此目标,因此可以防止Bob更改帐户。

丢失更新悲观锁定

在上图中,Alice和Bob都将在 account两个用户都已读取表行。使用“可重复读”或“可序列化”时,数据库将在SQL Server上获取这些锁。

由于Alice和Bob都已读取accountPK值为的1,因此在一个用户释放读取锁之前,他们都无法更改它。这是因为写操作需要获取写/排他锁,而共享/读锁会阻止写/排他锁。

只有在Alice提交了事务并account在行上释放了读取锁之后,Bob UPDATE才会恢复并应用更改。在Alice释放读取锁之前,Bob的UPDATE会阻塞。

有关数据访问框架如何使用底层数据库悲观锁定支持的更多详细信息,请参阅本文

乐观锁

乐观锁定允许发生冲突,但是在版本更改后应用Alice的UPDATE时会检测到冲突。

应用层交易

这次,我们还有一个version专栏。version列每次执行UPDATE或DELETE时都会增加,并且在UPDATE和DELETE语句的WHERE子句中也使用该列。为此,我们需要version在执行UPDATE或DELETE之前发出SELECT并读取当前值,否则,我们将不知道将哪个版本值传递给WHERE子句或进行递增。

有关数据访问框架如何实现乐观锁定的更多详细信息,请参阅本文

应用层交易

关系数据库系统已经出现在70年代末80年代初,当时客户通常会通过终端连接到大型机。这就是为什么我们仍然看到数据库系统定义诸如SESSION设置之类的术语的原因。

如今,通过Internet,我们不再在同一数据库事务的上下文中执行读写操作,并且ACID不再足够。

例如,考虑以下用例:

在此处输入图片说明

没有乐观锁定,即使数据库事务使用了Serializable,也不会捕获此丢失的更新。这是因为读写是在单独的HTTP请求中执行的,因此是在不同的数据库事务上执行的。

因此,即使在使用包含用户思考时间的应用程序级事务时,乐观锁定也可以帮助您防止丢失更新。

有关应用程序级或逻辑事务的更多详细信息,请参阅本文

结论

乐观锁定是一种非常有用的技术,即使在使用不太严格的隔离级别(如“读取已提交”)或在后续数据库事务中执行读写操作时,它也可以正常工作。

乐观锁定的缺点是,在捕获到时OptimisticLockException,数据访问框架将触发回滚,因此会丢失当前正在执行的事务之前我们所做的所有工作。

争用越多,冲突越多,中止交易的机会就越大。由于数据库系统需要还原所有可能涉及表行和索引记录的所有当前挂起的更改,因此回滚对于数据库系统而言可能是昂贵的。

因此,当冲突频繁发生时,悲观锁定可能比较适合,因为它减少了回滚事务的机会。


您建议在什么情况下选择OptimisticLocking和PessimisticLocking?它是否取决于OptimisticLockException发生的频率?
Stimpson Cat

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这取决于用例。有时,乐观锁定是唯一的解决方案(例如,多请求事务)。在其他时候,悲观锁是唯一的解决方案(例如PostgreSQL咨询锁)。有时,您必须将它们结合起来,例如PESSIMISTIC_FORCE_INCREMENT
Vlad Mihalcea

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我会想到悲观锁定将是一个更好的选择的情况。

为了实现乐观锁定,每个数据修改参与者都必须同意使用这种锁定方式。但是,如果有人修改数据而不关心版本列,则将破坏乐观锁定的整个想法。


可以说,尝试使用乐观和悲观锁定的人也可以踩到对方的脚。想象一个场景,一个乐观会话读取一条记录并进行一些计算,而一个悲观会话更新该记录,然后乐观会话返回并更新同一记录而没有注意到所做的任何更改。选择...仅在每个会话都使用相同语法的情况下进行更新。
lusional

很好的解释,给你从我投了
Dulaj Kulathunga

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基本上有两个最受欢迎的答案。在第一个基本上说

乐观需要一种三层体系结构,在这种情况下,您不必为会话维护与数据库的连接,而悲观锁定是指您锁定记录以供独占使用直到完成记录。它比需要直接连接到数据库的乐观锁定要好得多。

另一个答案是

乐观(版本化)由于没有锁定而更快,但是(竞争性)锁定在竞争激烈时表现更好,并且最好是阻止工作而不是放弃并重新开始。

要么

发生罕见碰撞时,乐观锁定效果最佳

照原样此页面上。

我创建了答案来解释“保持连接”与“低碰撞”之间的关系。

要了解哪种策略最适合您,请不要考虑数据库具有的每秒事务数,而应考虑单个事务的持续时间。通常,您打开事务,执行操作并关闭事务。这是ANSI考虑到的简短而经典的事务,可以轻松摆脱锁定。但是,您如何实施一个票务预订系统,让许多客户同时预订相同的房间/座位?

您浏览报价,在表格中填写许多可用选项和当前价格。这需要花费很多时间,选项可能会过时,您之间的所有价格都将无效,因此您开始填写表格并按“我同意”按钮,因为您访问的数据没有锁定,而其他人(更敏捷)已经介入更改所有价格,您需要重新设置新价格。

您可以在阅读它们时锁定所有选项。这是悲观的情况。您明白为什么会糟透了。您的系统可以由一个简单地启动预订并开始吸烟的小丑来关闭。在他完成之前,没有人可以保留任何东西。您的现金流量下降到零。这就是为什么在现实中使用乐观的保留。那些磨da时间太久的人必须以更高的价格重新开始预订。

在这种乐观方法中,您必须记录所有已读取的数据(如我的“重复读取”中的数据),并与数据版本一起到达提交点(我想以此报价中显示的价格而非当前价格购买股票)。此时,将创建ANSI事务,该事务将锁定数据库,检查是否进行了任何更改并提交/中止操作。IMO,这是MVCC的有效仿真,它也与Optimistic CC相关联,并且还假定您的事务在中止的情况下重新启动,也就是说,您将进行新的保留。这里的交易涉及人类用户的决定。

我还远远不了解如何手动实施MVCC,但我认为具有重新启动选项的长时间运行的事务是理解该主题的关键。如果我在任何地方都不对,请纠正我。我的回答是由Alex Kuznecov这一章所激发的。


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在大多数情况下,乐观锁定会更有效并提供更高的性能。在悲观锁定和乐观锁定之间进行选择时,请考虑以下因素:

  • 如果存在大量更新,并且用户尝试同时更新数据的可能性较高,那么悲观锁定将很有用。例如,如果每个操作一次可以更新大量记录(银行可能会在每个月末向每个帐户添加利息收入),并且两个应用程序同时在运行此类操作,则它们将发生冲突。

  • 悲观锁定也更适合包含经常更新的小表的应用程序。在这些所谓的热点中,冲突很可能使乐观锁定浪费了回滚冲突事务的精力。

  • 如果发生冲突的可能性很小,乐观锁定将很有用–记录很多,但用户相对较少,或者更新很少,并且大多数为读取类型的操作。


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乐观锁定的一个用例是让您的应用程序使用数据库来允许您的线程/主机之一“声明”任务。这项技术会定期为我派上用场。

我能想到的最好的示例是使用数据库实现的任务队列,其中有多个线程同时声明任务。如果任务的状态为“可用”,“已声明”,“已完成”,则数据库查询可以显示类似“设置状态=“已声明”,其中状态为“可用”。如果多个线程尝试以这种方式更改状态,除了第一个线程外,所有线程都会由于数据脏而失败。

请注意,这是一个仅涉及乐观锁定的用例。因此,除了说“当您不希望发生很多冲突时使用乐观锁”之外,它还可以用于您希望发生冲突但希望一个事务成功的场合。


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上面已经说了很多关于乐观和悲观锁定的好东西。需要考虑的重要一点如下:

使用开放式锁定时,我们需要注意以下事实:应用程序将如何从这些故障中恢复。

特别是在异步消息驱动的体系结构中,这可能导致消息处理混乱或更新丢失。

需要仔细考虑失败的情况。

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