大数据量下高并发同步的讲解(转)
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了大数据量下高并发同步的讲解(转)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章转自：http://blog.csdn.net/xcw931924821/article/details/52475742
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对于我们开发的网站，如果网站的访问量非常大的话，那么我们就需要考虑相关的并发访问问题了。而并发问题是绝大部分的程序员头疼的问题，
但话又说回来了，既然逃避不掉，那我们就坦然面对吧~今天就让我们一起来研究一下常见的并发和同步吧。
为了更好的理解并发和同步，我们需要先明白两个重要的概念:同步和异步
1、同步和异步的区别和联系
所谓同步，可以理解为在执行完一个函数或方法之后，一直等待系统返回值或消息，这时程序是出于阻塞的，只有接收到
返回的值或消息后才往下执行其它的命令。
异步，执行完函数或方法后，不必阻塞性地等待返回值或消息，只需要向系统委托一个异步过程，那么当系统接收到返回
值或消息时，系统会自动触发委托的异步过程，从而完成一个完整的流程。
同步在一定程度上可以看做是单线程，这个线程请求一个方法后就待这个方法给他回复，否则他不往下执行(死心眼)。
异步在一定程度上可以看做是多线程的(废话，一个线程怎么叫异步)，请求一个方法后，就不管了，继续执行其他的方法。
同步就是一件事，一件事情一件事的做。
异步就是，做一件事情，不引响做其他事情。
例如：吃饭和说话，只能一件事一件事的来，因为只有一张嘴。
但吃饭和听音乐是异步的，因为，听音乐并不引响我们吃饭。
对于Java程序员而言，我们会经常听到同步关键字synchronized，假如这个同步的监视对象是类的话，那么如果当一个对象
访问类里面的同步方法的话，那么其它的对象如果想要继续访问类里面的这个同步方法的话，就会进入阻塞，只有等前一个对象
执行完该同步方法后当前对象才能够继续执行该方法。这就是同步。相反，如果方法前没有同步关键字修饰的话，那么不同的对象
可以在同一时间访问同一个方法，这就是异步。
在补充一下(脏数据和不可重复读的相关概念):
脏数据
不可重复读
2、如何处理并发和同步
今天讲的如何处理并发和同同步问题主要是通过锁机制。
我们需要明白，锁机制有两个层面。
一种是代码层次上的，如java中的同步锁，典型的就是同步关键字synchronized，这里我不在做过多的讲解，
感兴趣的可以参考:http://www.cnblogs.com/xiohao/p/4151408.html
另外一种是数据库层次上的，比较典型的就是悲观锁和乐观锁。这里我们重点讲解的就是悲观锁（传统的物理锁）和乐观锁。
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。
为了更好的理解select... for update的锁表的过程，本人将要以MySQL为例，进行相应的讲解
1、要测试锁定的状况，可以利用mysql的Command Mode ，开二个视窗来做测试。
表的基本结构如下:
表中内容如下:
开启两个测试窗口，在其中一个窗口执行select * from ta for update0
然后在另外一个窗口执行update操作如下图:
等到一个窗口commit后的图片如下:
到这里，悲观锁机制你应该了解一些了吧~
需要注意的是for update要放到mysql的事务中，即begin和commit中，否者不起作用。
至于是锁住整个表还是锁住选中的行，请参考:
http://www.cnblogs.com/xiohao/p/4385768.html
至于hibernate中的悲观锁使用起来比较简单，这里就不写demo了~感兴趣的自己查一下就ok了~
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 。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 User 加上乐观锁机制。
1 ． 首先为 User 的POJO class
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package com.xiaohao.test;public class User { private Integer id; private String userName; private String password; private int version; public int getVersion() { return version;}public void setVersion(int version) { this.version = version;}public Integer getId() { return id;}public void setId(Integer id) { this.id = id;}public String getUserName() { return userName;}public void setUserName(String userName) { this.userName = userName;}public String getPassword() { return password;}public void setPassword(String password) { this.password = password;}public User() {}public User(String userName, String password) { super(); this.userName = userName; this.password = password;} } |
然后是User.hbm.xml
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<?xml version="1.0"?><!DOCTYPE hibernate-mapping PUBLIC "-//Hibernate/Hibernate Mapping DTD 3.0//EN"<hibernate-mapping package="com.xiaohao.test"> <class name="User" table="user" optimistic-lock="version" > <id name="id"> <generator class="native" /> </id> <!--version标签必须跟在id标签后面--> <version column="version" name="version" /> <property name="userName"/> <property name="password"/> </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 User 表的version中
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 ． 配置文件hibernate.cfg.xml和UserTest测试类
hibernate.cfg.xml
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<!DOCTYPE hibernate-configuration PUBLIC "-//Hibernate/Hibernate Configuration DTD 3.0//EN"<hibernate-configuration><session-factory> <!-- 指定数据库方言 如果使用jbpm的话，数据库方言只能是InnoDB--> <property name="dialect">org.hibernate.dialect.MySQL5InnoDBDialect</property> <!-- 根据需要自动创建数据表 --> <property name="hbm2ddl.auto">update</property> <!-- 显示Hibernate持久化操作所生成的SQL --> <property name="show_sql">true</property> <!-- 将SQL脚本进行格式化后再输出 --> <property name="format_sql">false</property> <property name="current_session_context_class">thread</property> <!-- 导入映射配置 --> <property name="connection.url">jdbc:mysql:///user</property> <property name="connection.username">root</property> <property name="connection.password">123456</property> <property name="connection.driver_class">com.mysql.jdbc.Driver</property> <mapping resource="com/xiaohao/test/User.hbm.xml" /></session-factory></hibernate-configuration> |
UserTest.java
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package com.xiaohao.test;import org.hibernate.Session;import org.hibernate.SessionFactory;import org.hibernate.Transaction;import org.hibernate.cfg.Configuration;public class UserTest { public static void main(String[] args) { Configuration conf=new Configuration().configure(); SessionFactory sf=conf.buildSessionFactory(); Session session=sf.getCurrentSession(); Transaction tx=session.beginTransaction();// User user=new User("小浩","英雄");// session.save(user);// session.createSQLQuery("insert into user(userName,password) value(\'张英雄16\',\'123\')")// .executeUpdate(); User user=(User) session.get(User.class, 1); user.setUserName("221");// session.save(user); System.out.println("恭喜您，用户的数据插入成功了哦~~"); 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。
下面我们将要通过乐观锁来实现一下并发和同步的测试用例:
这里需要使用两个测试类，分别运行在不同的虚拟机上面，以此来模拟多个用户同时操作一张表,同时其中一个测试类需要模拟长事务
UserTest.java
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package com.xiaohao.test;import org.hibernate.Session;import org.hibernate.SessionFactory;import org.hibernate.Transaction;import org.hibernate.cfg.Configuration;public class UserTest { public static void main(String[] args) { Configuration conf=new Configuration().configure(); SessionFactory sf=conf.buildSessionFactory(); Session session=sf.openSession();// Session session2=sf.openSession(); User user=(User) session.createQuery(" from User user where user=5").uniqueResult();// User user2=(User) session.createQuery(" from User user where user=5").uniqueResult(); System.out.println(user.getVersion());// System.out.println(user2.getVersion()); Transaction tx=session.beginTransaction(); user.setUserName("101"); tx.commit(); System.out.println(user.getVersion());// System.out.println(user2.getVersion());// System.out.println(user.getVersion()==user2.getVersion());// Transaction tx2=session2.beginTransaction();// user2.setUserName("4468");// tx2.commit(); }} |
UserTest2.java
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package com.xiaohao.test;import org.hibernate.Session;import org.hibernate.SessionFactory;import org.hibernate.Transaction;import org.hibernate.cfg.Configuration;public class UserTest2 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Configuration conf=new Configuration().configure(); SessionFactory sf=conf.buildSessionFactory(); Session session=sf.openSession();// Session session2=sf.openSession(); User user=(User) session.createQuery(" from User user where user=5").uniqueResult(); Thread.sleep(10000);// User user2=(User) session.createQuery(" from User user where user=5").uniqueResult(); System.out.println(user.getVersion());// System.out.println(user2.getVersion()); Transaction tx=session.beginTransaction(); user.setUserName("100"); tx.commit(); System.out.println(user.getVersion());// System.out.println(user2.getVersion());// System.out.println(user.getVersion()==user2.getVersion());// Transaction tx2=session2.beginTransaction();// user2.setUserName("4468");// tx2.commit(); }} |
操作流程及简单讲解: 首先启动UserTest2.java测试类，在执行到Thread.sleep(10000);这条语句的时候，当前线程会进入睡眠状态。在10秒钟之内
启动UserTest这个类，在到达10秒的时候，我们将会在UserTest.java中抛出下面的异常:
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Exception in thread "main" org.hibernate.StaleObjectStateException: Row was updated or deleted by another transaction (or unsaved-value mapping was incorrect): [com.xiaohao.test.User#5] at org.hibernate.persister.entity.AbstractEntityPersister.check(AbstractEntityPersister.java:1932) at org.hibernate.persister.entity.AbstractEntityPersister.update(AbstractEntityPersister.java:2576) at org.hibernate.persister.entity.AbstractEntityPersister.updateOrInsert(AbstractEntityPersister.java:2476) at org.hibernate.persister.entity.AbstractEntityPersister.update(AbstractEntityPersister.java:2803) at org.hibernate.action.EntityUpdateAction.execute(EntityUpdateAction.java:113) at org.hibernate.engine.ActionQueue.execute(ActionQueue.java:273) at org.hibernate.engine.ActionQueue.executeActions(ActionQueue.java:265) at org.hibernate.engine.ActionQueue.executeActions(ActionQueue.java:185) at org.hibernate.event.def.AbstractFlushingEventListener.performExecutions(AbstractFlushingEventListener.java:321) at org.hibernate.event.def.DefaultFlushEventListener.onFlush(DefaultFlushEventListener.java:51)大数据量下高并发同步的讲解（不看，保证你后悔）
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