昨天，在實(shí)際的開發(fā)過程中磕蒲，有一個(gè)從數(shù)據(jù)庫中取一條數(shù)據(jù)的操作辣往，需要保證每條數(shù)據(jù)只會(huì)被取用一次站削。最終许起，通過數(shù)據(jù)庫事務(wù)解決了該問題菩鲜。在解決的過程中睦袖，可以說是重新的學(xué)習(xí)了一遍數(shù)據(jù)庫鎖機(jī)制和事務(wù)伦乔，補(bǔ)了個(gè)鈣烈和。
前言
在實(shí)現(xiàn)該功能時(shí)招刹，首先在數(shù)據(jù)庫表中添加了一個(gè) is_used 字段疯暑，用來是標(biāo)記該條數(shù)據(jù)是否被使用過妇拯，其中為 1 時(shí)表示已使用仗嗦，為 0 時(shí)表示尚未被使用稀拐。每次獲取一條可用數(shù)據(jù)的同時(shí)钩蚊，需要將該條數(shù)據(jù)的 is_used 字段置為 1蹈矮，表示該條數(shù)據(jù)已經(jīng)被使用了。在這種情況下鸣驱，在多個(gè)獲取數(shù)據(jù)的請求并發(fā)執(zhí)行的過程中泛鸟，可能前一個(gè)請求處理過程中還未來得及將 is_used 字段置為 1，下一個(gè)請求就到來踊东，導(dǎo)致兩個(gè)請求獲取到同一條數(shù)據(jù)北滥。
最初，計(jì)劃是通過在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)隊(duì)列闸翅，隊(duì)列中緩存了部分可用的數(shù)據(jù)再芋。當(dāng)一個(gè)請求到來時(shí)，從隊(duì)列中取出一個(gè)可用數(shù)據(jù)返回給客戶端坚冀，并將該條數(shù)據(jù)對應(yīng)的 is_used 字段置為 1济赎。通過這樣的方式，將并發(fā)的取數(shù)操作變?yōu)榱送降年?duì)列操作，可以保證不會(huì)取到同一條數(shù)據(jù)司训。
后來构捡，在開始實(shí)現(xiàn)時(shí)考慮到是否可以從數(shù)據(jù)庫層面實(shí)現(xiàn)這個(gè)問題？能不能確保獲取一條數(shù)據(jù)并設(shè)置 is_used 字段為 1 的過程中壳猜，其他的請求不會(huì)取到該條數(shù)據(jù)勾徽？最后，突然想到了數(shù)據(jù)庫的事務(wù)统扳，因?yàn)槭聞?wù)具有原子性和隔離性喘帚，正好可以應(yīng)對這種并發(fā)的情況。
數(shù)據(jù)庫鎖機(jī)制
關(guān)于數(shù)據(jù)庫鎖經(jīng)常會(huì)聽到"共享鎖"咒钟、"排他鎖"吹由、"樂觀鎖"、"行級鎖"等名詞盯腌，之前并不是很熟悉溉知，借著這次機(jī)會(huì)我重新的了解了一下數(shù)據(jù)庫鎖機(jī)制。數(shù)據(jù)庫鎖主要分為以下幾類：
- 按鎖的粒度劃分腕够，可分為行級鎖级乍、表級鎖、頁級鎖帚湘。
- 按鎖級別劃分玫荣，可分為共享鎖、排他鎖大诸。
- 按使用方式劃分捅厂，可分為樂觀鎖、悲觀鎖
- 按操作劃分资柔，可分為 DML 鎖和** DDL 鎖**焙贷。
- 按加鎖方式劃分，可分為自動(dòng)鎖贿堰、顯示鎖
行級鎖辙芍、表級鎖和頁級鎖
行級鎖是鎖定粒度最細(xì)的一種鎖，表示只針對當(dāng)前操作的行進(jìn)行加鎖羹与。行級鎖能大大減少數(shù)據(jù)庫操作的沖突故硅。其加鎖粒度最小，但加鎖的開銷也最大纵搁。行級鎖分為共享鎖和排他鎖吃衅。
表級鎖是鎖定粒度最大的一種鎖，表示對當(dāng)前操作的整張表加鎖腾誉，它實(shí)現(xiàn)簡單徘层，資源消耗較少峻呕。表級鎖定分為表共享讀鎖和表獨(dú)占寫鎖。
頁級鎖是鎖定粒度介于行級鎖和表級鎖中間的一種鎖惑灵。表級鎖速度快山上，但沖突多，行級沖突少英支，但速度慢佩憾。頁級鎖選擇了一個(gè)折中的方案，一次鎖定相鄰的一組記錄干花。
共享鎖和排他鎖
共享鎖
共享鎖又稱 S 鎖妄帘、讀鎖，是讀取操作創(chuàng)建的鎖池凄。加上共享鎖后抡驼，其他用戶可以并發(fā)讀取數(shù)據(jù)（繼續(xù)加共享鎖），但不能對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改（無法加排他鎖）肿仑，直到所有共享鎖被釋放致盟。
排它鎖
排他鎖又稱 X 鎖、寫鎖尤慰，如果想到修改數(shù)據(jù)馏锡，必須先獲得排他鎖，獲得排他鎖的事務(wù)可以讀伟端、寫數(shù)據(jù)杯道。在給數(shù)據(jù)加上排它鎖之后，其他事務(wù)不能再添加其他任何類型的鎖责蝠。
樂觀鎖和悲觀鎖
樂觀鎖和悲觀鎖不是數(shù)據(jù)庫中的概念党巾，而是人們定義出來的概念，用來描述數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制的方案霜医。
樂觀鎖
樂觀鎖假設(shè)多用戶并發(fā)的事務(wù)在處理時(shí)不會(huì)彼此互相影響齿拂，各事務(wù)能夠在不產(chǎn)生鎖的情況下處理各自影響的那部分?jǐn)?shù)據(jù)。在提交數(shù)據(jù)更新之前肴敛，每個(gè)事務(wù)會(huì)先檢查在該事務(wù)讀取數(shù)據(jù)后署海，有沒有其他事務(wù)又修改了該數(shù)據(jù)。如果其他事務(wù)有更新的話值朋，正在提交的事務(wù)會(huì)進(jìn)行回滾。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫處理時(shí)巩搏，樂觀鎖通常不使用數(shù)據(jù)庫提供的鎖機(jī)制昨登，而是給數(shù)據(jù)添加一個(gè)版本標(biāo)識(shí)，在讀取數(shù)據(jù)時(shí)連同版本標(biāo)識(shí)一同讀出贯底，然后再更新數(shù)據(jù)時(shí)檢查當(dāng)前標(biāo)識(shí)與第一次讀取出來的標(biāo)識(shí)進(jìn)行對比丰辣，如果相同則進(jìn)行更新撒强，否則認(rèn)為數(shù)據(jù)過期。
悲觀鎖
悲觀鎖指的是對數(shù)據(jù)是否可能被外界（包括本系統(tǒng)當(dāng)前的其他事務(wù)笙什，以及來自外部系統(tǒng)的事務(wù)處理）修改持保守（悲觀）態(tài)度飘哨，認(rèn)為在自己的處理過程中，數(shù)據(jù)往往都會(huì)被外界修改琐凭，因此芽隆，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)统屈。
DML 鎖和 DDL 鎖
DML(Data Manipulation Language)指數(shù)據(jù)操縱語言胚吁，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作（DML 操作）是會(huì)自動(dòng)加上 DML 鎖，如 insert愁憔、delete腕扶、update、select 等吨掌，
DDL(Data Definition Language)指數(shù)據(jù)定義語言半抱，在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫定義操作（DDL 操作）時(shí)會(huì)自動(dòng)加上 DDL 鎖如 create、alert膜宋、drop 等窿侈。
事務(wù)
數(shù)據(jù)庫事務(wù)(Database Transaction) ，是指作為單個(gè)邏輯工作單元執(zhí)行的一系列操作激蹲，要么完全地執(zhí)行棉磨，要么完全地不執(zhí)行。一個(gè)邏輯工作單元要成為事務(wù)学辱，必須滿足所謂的 ACID（原子性乘瓤、一致性、隔離性和持久性）屬性策泣。
原子性
原子性是指事務(wù)包含的所有操作要么全部成功衙傀，要么全部失敗回滾，使多個(gè)數(shù)據(jù)庫操作看起來像一個(gè)操作一樣萨咕。
一致性
一致性是指事務(wù)必須使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變換到另一個(gè)一致性狀態(tài)统抬，也就是說一個(gè)事務(wù)執(zhí)行之前和執(zhí)行之后都必須處于一致性狀態(tài)。
隔離性
隔離性是當(dāng)多個(gè)用戶并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)危队，不能被其他事務(wù)的操作所干擾聪建，多個(gè)并發(fā)事務(wù)之間要相互隔離。事務(wù)的隔離有 4 中級別茫陆，由低到高分別為 Read uncommitted 金麸、Read committed 、Repeatable read 簿盅、Serializable挥下。
- Read uncommitted：顧名思義指一個(gè)事務(wù)會(huì)讀取到另一個(gè)事務(wù)中未提交的讀取揍魂，會(huì)產(chǎn)生臟讀問題。
- Read committed：顧名思義指一個(gè)事務(wù)只會(huì)讀取到另一個(gè)事務(wù)提交后的數(shù)據(jù)棚瘟，可以解決臟讀問題现斋，但是會(huì)產(chǎn)生不可重復(fù)讀問題。
- Repeatable read：意思是說可重復(fù)讀偎蘸，為了解決不可重復(fù)讀的問題而產(chǎn)生庄蹋。這里重復(fù)讀指的是在一個(gè)事務(wù)執(zhí)行過程中，多次對一條數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取操作禀苦。其中不可重復(fù)讀指多次讀取操作中會(huì)讀取到不同的數(shù)據(jù)蔓肯，而可重復(fù)讀指多次讀取操作中讀取的是相同的數(shù)據(jù)。這里針對的時(shí)同一條數(shù)據(jù)振乏，如果是插入一條新的數(shù)據(jù)蔗包，那么無法進(jìn)行控制，因此會(huì)產(chǎn)生幻讀慧邮。
- Serializable：最高的事務(wù)隔離級別调限，在該級別下，多個(gè)事務(wù)順序執(zhí)行误澳，可以解決幻讀問題耻矮。
持久性
持久性是指一個(gè)事務(wù)一旦被提交了，那么對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的改變就是永久性的忆谓，即便是在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)遇到故障的情況下也不會(huì)丟失提交事務(wù)的操作裆装。
實(shí)際應(yīng)用
在補(bǔ)充了數(shù)據(jù)庫鎖機(jī)制及事務(wù)相關(guān)的知識(shí)后，再來看之前的問題就變得簡單許多倡缠。在這個(gè)問題中哨免，我們需要保證獲取一個(gè) is_used 字段為 0 的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)的該字段設(shè)置為 1 是一個(gè)原子操作，并且不會(huì)被其他并發(fā)操作影響昙沦。因此琢唾，我們只用把查詢數(shù)據(jù)和更新操作放在一個(gè)事務(wù)種并設(shè)置合適的隔離級別即可。那么盾饮，事務(wù)的隔離級別應(yīng)該設(shè)置為哪個(gè)呢采桃？
其實(shí)，這里的關(guān)鍵點(diǎn)在于丘损，一個(gè)事務(wù)在讀取一條可用數(shù)據(jù)并將其設(shè)為不可用狀態(tài)之前普办，如果后來的事務(wù)也讀取到了相同的數(shù)據(jù)，那么該事務(wù)的更新操作不能完成徘钥。也就是說衔蹲，前面的事務(wù)執(zhí)行過程中，不會(huì)讀取到后一個(gè)事務(wù)提交的數(shù)據(jù)吏饿，對應(yīng)的隔離級別就是 Repeatable read踪危。如果用鎖機(jī)制來解釋，就是事務(wù)開始時(shí)猪落，給讀取到的數(shù)據(jù)加上排他鎖贞远，直到完成數(shù)據(jù)的更新操作后釋放。這樣笨忌，其他事務(wù)只能讀取到該事務(wù)執(zhí)行前或者執(zhí)行完成后的數(shù)據(jù)蓝仲。
