Posted on 2010-07-09 14:31
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JAVA 、
Hibernate
鎖（ locking ）
業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)過程中，往往需要保證數(shù)據(jù)訪問的排他性。如在金融系統(tǒng)的日終結(jié)算處理中，我們希望針對(duì)某個(gè) cut-off 時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而不希望在結(jié)算進(jìn)行過程中（可能是幾秒種，也可能是幾個(gè)小時(shí)），數(shù)據(jù)再發(fā)生變化。此時(shí)，我們就需要通過一些機(jī)制來保證這些數(shù)據(jù)在某個(gè)操作過程中不會(huì)被外界修改，這樣的機(jī)制，在這里，也就是所謂的 “鎖” ，即給我們選定的目標(biāo)數(shù)據(jù)上鎖，使其無法被其他程序修改。Hibernate 支持兩種鎖機(jī)制：即通常所說的 “悲觀鎖（ Pessimistic Locking ）”和 “樂觀鎖（ Optimistic Locking ）” 。
悲觀鎖（ Pessimistic Locking ）
悲觀鎖，正如其名，它指的是對(duì)數(shù)據(jù)被外界（包括本系統(tǒng)當(dāng)前的其他事務(wù)，以及來自外部系統(tǒng)的事務(wù)處理）修改持保守態(tài)度，因此，在整個(gè)數(shù)據(jù)處理過程中，將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫提供的鎖機(jī)制（也只有數(shù)據(jù)庫層提供的鎖機(jī)制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問的排他性，否則，即使在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了加鎖機(jī)制，也無法保證外部系統(tǒng)不會(huì)修改數(shù)據(jù)）。
一個(gè)典型的倚賴數(shù)據(jù)庫的悲觀鎖調(diào)用：
select * from account where name=”Erica” for update
這條 sql 語句鎖定了 account 表中所有符合檢索條件（name=”Erica”）的記錄。本次事務(wù)提交之前（事務(wù)提交時(shí)會(huì)釋放事務(wù)過程中的鎖），外界無法修改這些記錄。Hibernate 的悲觀鎖，也是基于數(shù)據(jù)庫的鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)。
下面的代碼實(shí)現(xiàn)了對(duì)查詢記錄的加鎖：
String hqlStr ="from TUser as user where user.name='Erica'";
Query query = session.createQuery(hqlStr);
query.setLockMode("user",LockMode.UPGRADE); // 加鎖
List userList = query.list();// 執(zhí)行查詢，獲取數(shù)據(jù)
query.setLockMode 對(duì)查詢語句中，特定別名所對(duì)應(yīng)的記錄進(jìn)行加鎖（我們?yōu)門User 類指定了一個(gè)別名 “user” ），這里也就是對(duì)返回的所有 user 記錄進(jìn)行加鎖。
觀察運(yùn)行期 Hibernate 生成的 SQL 語句：
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
這里 Hibernate 通過使用數(shù)據(jù)庫的 for update 子句實(shí)現(xiàn)了悲觀鎖機(jī)制。
Hibernate 的加鎖模式有：
LockMode.NONE ： 無鎖機(jī)制。
LockMode.WRITE ： Hibernate 在 Insert 和 Update 記錄的時(shí)候會(huì)自動(dòng)獲取。
LockMode.READ ： Hibernate 在讀取記錄的時(shí)候會(huì)自動(dòng)獲取。
以上這三種鎖機(jī)制一般由 Hibernate 內(nèi)部使用，如 Hibernate 為了保證 Update過程中對(duì)象不會(huì)被外界修改，會(huì)在 save 方法實(shí)現(xiàn)中自動(dòng)為目標(biāo)對(duì)象加上 WRITE 鎖。
LockMode.UPGRADE ：利用數(shù)據(jù)庫的 for update 子句加鎖。
LockMode. UPGRADE_NOWAIT ： Oracle 的特定實(shí)現(xiàn)，利用 Oracle 的 for update nowait 子句實(shí)現(xiàn)加鎖。
上面這兩種鎖機(jī)制是我們?cè)趹?yīng)用層較為常用的，加鎖一般通過以下方法實(shí)現(xiàn)：
Criteria.setLockMode
Query.setLockMode
Session.lock
注意，只有在查詢開始之前（也就是 Hiberate 生成 SQL 之前）設(shè)定加鎖，才會(huì)真正通過數(shù)據(jù)庫的鎖機(jī)制進(jìn)行加鎖處理，否則，數(shù)據(jù)已經(jīng)通過不包含 for update 子句的 Select SQL 加載進(jìn)來，所謂數(shù)據(jù)庫加鎖也就無從談起。
樂觀鎖（ Optimistic Locking ）
相對(duì)悲觀鎖而言，樂觀鎖機(jī)制采取了更加寬松的加鎖機(jī)制。悲觀鎖大多數(shù)情況下依靠數(shù)據(jù)庫的鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)，以保證操作最大程度的獨(dú)占性。但隨之而來的就是數(shù)據(jù)庫性能的大量開銷，特別是對(duì)長(zhǎng)事務(wù)而言，這樣的開銷往往無法承受。
如一個(gè)金融系統(tǒng)，當(dāng)某個(gè)操作員讀取用戶的數(shù)據(jù)，并在讀出的用戶數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改時(shí)如更改用戶帳戶余額），如果采用悲觀鎖機(jī)制，也就意味著整個(gè)操作過程中（從操作員讀出數(shù)、開始修改直至提交修改結(jié)果的全過程，甚至還包括操作員中途去煮咖啡的時(shí)間），數(shù)據(jù)庫記錄始終處于加鎖狀態(tài)，可以想見，如果面對(duì)幾百上千個(gè)并發(fā)，這樣的情況將導(dǎo)致怎樣的后果。樂觀鎖機(jī)制在一定程度上解決了這個(gè)問題。樂觀鎖，大多是基于數(shù)據(jù)版本（ Version ）記錄機(jī)制實(shí)現(xiàn)。何謂數(shù)據(jù)版本？即為數(shù)據(jù)增加一個(gè)版本標(biāo)識(shí)，在基于數(shù)據(jù)庫表的版本解決方案中，一般是通過為數(shù)據(jù)庫表增加一個(gè) “version” 字段來實(shí)現(xiàn)。
讀取出數(shù)據(jù)時(shí)，將此版本號(hào)一同讀出，之后更新時(shí)，對(duì)此版本號(hào)加一。此時(shí)，將提交數(shù)據(jù)的版本數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫表對(duì)應(yīng)記錄的當(dāng)前版本信息進(jìn)行比對(duì)，如果提交的數(shù)據(jù)版本號(hào)大于數(shù)據(jù)庫表當(dāng)前版本號(hào)，則予以更新，否則認(rèn)為是過期數(shù)據(jù)。
對(duì)于上面修改用戶帳戶信息的例子而言，假設(shè)數(shù)據(jù)庫中帳戶信息表中有一個(gè)version 字段，當(dāng)前值為 1 ；而當(dāng)前帳戶余額字段（balance）為 $100 。
1 操作員 A 此時(shí)將其讀出（version=1），并從其帳戶余額中扣除 $50（$100-$50）。
2 在操作員 A 操作的過程中，操作員 B 也讀入此用戶信息（version=1），并從其帳戶余額中扣除 $20 （$100-$20）。
3 操作員 A 完成了修改工作，將數(shù)據(jù)版本號(hào)加一（version=2），連同帳戶扣除后余額（balance=$50），提交至數(shù)據(jù)庫更新，此時(shí)由于提交數(shù)據(jù)版本大于數(shù)據(jù)庫記錄當(dāng)前版本，數(shù)據(jù)被更新，數(shù)據(jù)庫記錄 version 更新為 2 。
4 操作員 B 完成了操作，也將版本號(hào)加一（version=2）試圖向數(shù)據(jù)庫提交數(shù)據(jù)（balance=$80），但此時(shí)比對(duì)數(shù)據(jù)庫記錄版本時(shí)發(fā)現(xiàn)，操作員 B 提交的數(shù)據(jù)版本號(hào)為 2 ，數(shù)據(jù)庫記錄當(dāng)前版本也為 2 ，不滿足“ 提交版本必須大于記錄當(dāng)前版本才能執(zhí)行更新“ 的樂觀鎖策略，因此，操作員 B 的提交被駁回。這樣，就避免了操作員 B 用基于 version=1 的舊數(shù)據(jù)修改的結(jié)果覆蓋操作員 A 的操作結(jié)果的可能。
從上面的例子可以看出，樂觀鎖機(jī)制避免了長(zhǎng)事務(wù)中的數(shù)據(jù)庫加鎖開銷（操作員 A 和操作員 B 操作過程中，都沒有對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)加鎖），大大提升了大并發(fā)量下的系統(tǒng)整體性能表現(xiàn)。需要注意的是，樂觀鎖機(jī)制往往基于系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)邏輯，因此也具備一定的局限性，如在上例中，由于樂觀鎖機(jī)制是在我們的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，來自外部系統(tǒng)的用戶余額更新操作不受我們系統(tǒng)的控制，因此可能會(huì)造成臟數(shù)據(jù)被更新到數(shù)據(jù)庫中。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，我們應(yīng)該充分考慮到這些情況出現(xiàn)的可能性，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整（如將樂觀鎖策略在數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)過程中實(shí)現(xiàn)，對(duì)外只開放基于此存儲(chǔ)過程的數(shù)據(jù)更新途徑，而不是將數(shù)據(jù)庫表直接對(duì)外公開）。
Hibernate 在其數(shù)據(jù)訪問引擎中內(nèi)置了樂觀鎖實(shí)現(xiàn)。如果不用考慮外部系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新操作，利用 Hibernate 提供的透明化樂觀鎖實(shí)現(xiàn)，將大大提升我們的生產(chǎn)力。
Hibernate 中可以通過 class 描述符的 optimistic-lock 屬性結(jié)合 version描述符指定。
現(xiàn)在，我們?yōu)橹笆纠械?TUser 加上樂觀鎖機(jī)制。
1 ． 首先為 TUser 的 class 描述符添加 optimistic-lock 屬性：
<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 屬性有如下可選取值：
none：無樂觀鎖
version：通過版本機(jī)制實(shí)現(xiàn)樂觀鎖
dirty：通過檢查發(fā)生變動(dòng)過的屬性實(shí)現(xiàn)樂觀鎖
all：通過檢查所有屬性實(shí)現(xiàn)樂觀鎖
其中通過 version 實(shí)現(xiàn)的樂觀鎖機(jī)制是 Hibernate 官方推薦的樂觀鎖實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也是 Hibernate 中，目前唯一在數(shù)據(jù)對(duì)象脫離 Session 發(fā)生修改的情況下依然有效的鎖機(jī)制。因此，一般情況下，我們都選擇 version 方式作為 Hibernate 樂觀鎖實(shí)現(xiàn)機(jī)制。
2 ． 添加一個(gè) Version 屬性描述符
<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 節(jié)點(diǎn)必須出現(xiàn)在 ID 節(jié)點(diǎn)之后。這里我們聲明了一個(gè) version 屬性，用于存放用戶的版本信息，保存在 TUser 表的version 字段中。
此時(shí)如果我們嘗試編寫一段代碼，更新 TUser 表中記錄數(shù)據(jù)，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();
每次對(duì) TUser 進(jìn)行更新的時(shí)候，我們可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫中的 version 都在遞增。而如果我們嘗試在 tx.commit 之前，啟動(dòng)另外一個(gè) Session ，對(duì)名為 Erica 的用戶進(jìn)行操作，以模擬并發(fā)更新時(shí)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();
執(zhí)行以上代碼，代碼將在 tx.commit() 處拋出 StaleObjectStateException 異常，并指出版本檢查失敗，當(dāng)前事務(wù)正在試圖提交一個(gè)過期數(shù)據(jù)。通過捕捉這個(gè)異常，我們就可以在樂觀鎖校驗(yàn)失敗時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理。
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