Go微服务: 乐观锁

本文主要是介绍Go微服务: 乐观锁，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

概述

• 乐观锁（Optimistic Lock）是一种并发控制策略，与悲观锁相对，它基于一种“乐观”的假设，即在大多数情况下，数据访问不会产生并发冲突
• 乐观锁尽量减少锁的使用，从而提高了系统的并发性能，尤其适用于读多写少的场景
• 乐观锁并不在数据访问前进行加锁，而是在数据更新时才检查数据是否被其他事务修改过
• 这种机制假设读操作远多于写操作，而且在大部分情况下，数据在读取和更新之间的这段时间内不会被其他事务修改
• 如果在更新时发现数据已被其他事务修改，则乐观锁通常会抛出异常或返回错误，由应用程序决定如何处理冲突

Mysql实现乐观锁

• 数据库乐观锁，在数据库层面，乐观锁可以通过在表中添加一个版本字段（如version）或使用时间戳字段来实现
  • 版本号：每次更新时，都会先检查当前版本号与之前读取的版本号是否一致，一致则更新数据并递增版本号
  • 时间戳：使用数据的最后修改时间作为版本控制，更新时比较当前时间戳与读取时的时间戳
• 现在，假设有2个库存服务都要查询一个id=1的库存数据，之后进行各自的更新

• 在查询之后，紧接着就要进行更新操作了，更新是最终目的

• 2个库存服务，在计算机内部总有一个先执行，总有一个后执行，假设库存1先执行了

• 如果库存1先执行了，那 Version 字段一定被修改了，而库存2服务的修改一定是失败的，version 已经不再为 0

• 失败之后，有几种处理方法：
  • ①. 直接返回上层
  • ②. 重复执行, 查询, 更新, 重复这个流程, 直到成功
• 以上两种解决方案取决于业务形态，没有对错
• 也可以结合两者，比如：在第②种可以变形为尝试N次，不行后, 执行 ①

• 也就是说，存在数据竞争，总有一个获胜的，获胜的现行，失败的重试
• 在乐观锁中，数据库并没有加锁，通过version机制，达到数据一致性

乐观锁在GORM中的应用

1 ) 库存扣减函数

func deductStock(db *gorm.DB, productId uint, quantity int) error {var product Productif err := db.First(&product, productId).Error; err != nil {return err}// 减少库存并递增版本号，这里使用了GORM的UpdateColumn方法避免了其他字段被覆盖if product.Quantity < quantity {return fmt.Errorf("insufficient stock for product %d", productId)}// 使用事务处理乐观锁更新，确保操作的原子性tx := db.Begin()if err := tx.Model(&product).UpdateColumns(map[string]interface{}{"Quantity": gorm.Expr("Quantity - ?", quantity),"Version":  gorm.Expr("Version + 1"),}).Where("id = ? AND version = ?", product.ID, product.Version).Error; err != nil {tx.Rollback() // 发生错误时回滚事务return err}if err := tx.Commit().Error; err != nil {return err}return nil
}

• 注意，在 gorm 中，有零值保护，如果想要操作相关字段，使用 Select
• 参考：https://gorm.io/zh_CN/docs/update.html#更新选定字段

2 ）乐观锁测试库存扣减

func main() {// 假设已经有一条产品记录，ID为1，初始库存为100// 这里仅示例，实际应用中应检查是否插入成功// 并发测试扣减库存for i := 0; i < 10; i++ {go func(i int) {err := deductStock(db, 1, 10)if err != nil {log.Printf("Error in deduction for iteration %d: %v", i, err)} else {log.Printf("Iteration %d: Stock deducted successfully.", i)}}(i)}// 注意：在实际应用中，你可能需要添加适当的同步或等待机制来确保所有goroutines执行完毕
}

• 为了模拟并发扣减库存的场景，你可以使用goroutines来并行执行deductStock 函数
• 但请注意在实际应用中应谨慎处理并发逻辑，避免过度并发导致数据库压力过大
• 这个示例展示了如何使用GORM和MySQL实现乐观锁机制来处理库存扣减，确保了在高并发环境下数据的一致性和完整性
• 请根据你的具体需求调整数据库连接字符串、库存扣减逻辑和测试代码

工作机制

• 乐观锁的实现依赖于数据版本控制或时间戳，基本步骤如下：
• 1 ）读取数据：
  • 读取数据时，除了数据本身，还会读取一个表示数据版本的字段（版本号或时间戳）
• 2 ）更新数据
  • 当需要更新数据时，先检查数据版本是否与之前读取时的版本相匹配
  • 如果匹配，说明数据没有被其他事务修改过，可以直接更新数据，并递增版本号或更新时间戳
  • 如果不匹配，说明数据已被其他事务修改，乐观锁通常会抛出并发异常，需要应用程序处理这种情况，如重试操作或提示用户

应用场景

• 乐观锁特别适合于以下场景
  • 读多写少：在读操作远多于写操作的系统中，乐观锁可以减少锁的竞争，提高系统的并发性能
  • 高并发环境：在需要处理大量并发请求的场景下，乐观锁能够有效减少锁的使用，降低锁带来的性能损耗
  • Web应用：很多Web应用的业务逻辑天然适合乐观锁，如购物车、评论系统等，这些场景下数据冲突相对较少

乐观锁与悲观锁的对比

• 并发性能
  • 乐观锁在读多写少的场景下性能优于悲观锁，因为它减少了锁的使用
  • 悲观锁假定冲突频繁，优先防止并发修改，牺牲了部分并发性能
• 资源消耗
  • 乐观锁减少了锁的争用，降低了系统的开销
• 冲突处理
  • 悲观锁在操作开始时就加锁，防止了冲突；而乐观锁在更新时检测冲突，遇到冲突时需要重试或处理异常
  • 乐观锁假定冲突较少，允许并发访问，但在提交修改时检查数据是否被其他事务修改，通过版本控制或条件检查实现，更适合读多写少的场景
• 适用场景
  • 乐观锁适合并发读远多于写的场景，而悲观锁更适用于写操作频繁或对数据一致性和实时性要求极高的场景

总结

• 乐观锁以其轻量级、高性能的特点，在现代软件开发中占据了一席之地，尤其是在处理高并发读操作的场景下表现优异
• 通过合理设计和应用乐观锁，开发者能够构建出既高效又可靠的并发控制机制
• 然而，选择乐观锁还是悲观锁，需要根据实际业务场景和性能需求综合考量，有时两者结合使用，互补优劣，可以达到更好的并发控制效果

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