Java高并发解决方案

CSDN

发布时间:17-11-0215:58

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

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,这时程序是处于阻塞的,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的做。

异步就是,做一件事情,不做其他事情。

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,听音乐并不影响我们吃饭。

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时,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。

补充一下脏数据和不可重复读的相关概念:

脏数据

脏读就是指当一个事务正在访问数据,并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时,另外一个事务也访问这个数据,然后使用了这 个数据。因为这个数据是还没有提交的数据,那么另外一个事务读到的这个数据是脏数据(Dirty Data),依据脏数据所做的操作可能是不正确的。

不可重复读

在一个事务内,多次读同一数据。在这个事务还没有结束时,另外一个事务也访问该数据。那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改,那么第一个事务两次读到的数据可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的,因此称为是不可重复读

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,这里我不再做过多的讲解, 感兴趣的可以参考://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)。

一个典型的依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_idas group_id, tuser0_.user_type as user_type, tuser0_.sex as sexfrom 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.setLockModeQuery.setLockModeSession.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,否则不起作用。

至于是锁住整个表还是锁住选中的行, 请参考:

//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 。

1,操作员 A 此时将其读出 ( version=1 ),并从其帐户余额中扣除50(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。

如在上面例子中,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。

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