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Web应用中并发控制的实现
摘 要:Web应用已由原来的网站、电子商务发展成商业应用系统的一种架构-B/S架构,它已成为一个世界性的研究热点。但由于Internet网络协议固有的局限性以及Web应用中频繁的用户交互增加了在Internet上实现长事务的困难, 从而,Web应用中的并发控制始终没能得到很好的解决。本文从Hibernate的乐观锁和悲观锁的实现原理出发,给出了实现悲观锁的基本思路和实现时的注意事项,在其它架构中得以推广和应用。

关键词:并发控制 Web应用 悲观锁 乐观锁

一、引言

B/S构架的应用越来越普及,但由于它有别于C/S构架的特殊性,并发控制始终没能得到很好的解决,如售票系统经常会出现同一张火车票出售多次的现象。典型的案例如下:

例如若有两个客户端,A客户先读取了账户余额2000元,之后B客户也读取了账户余额2000元的数据,A客户提取了500元,对数据库作了变更,此时数据库中的余额为1500元,B客户也要提取1300元,根据其所取得的资料,2000-1300将为700余额,若此时再对数据库进行变更,最后的余额700元就会不正确,应当是200元,问题的出现是由于两个客户对同一条数据进行并发访问造成的。

Web应用中并发控制的特殊性

上述问题在C/S构架中可以通过长事务来实现,但Web应用是基于Internet网络环境的,其中的并发控制有其内在的特殊性[1]:

(1)Web所基于的网络协议HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)是一种无连接的协议,数据库服务器无法保存事务的状态信息;

(2)用户可以随时中止或启动浏览器中当前主页上的事务。

由于上述特殊性,Web应用中并发控制不能采用严格的长事务来实现,但可以长事务的思路来实现,在数据读取的时候把相应的数据锁定,在更新阶段把锁放开,然后更新数据。

二、Web应用中并发控制的实现

业务逻辑的实现过程中,往往需要保证数据访问的排他性。如在金融系统的日终结算

处理中,我们希望针对某个cut-off时间点的数据进行处理,而不希望在结算进行过程中

(可能是几秒种,也可能是几个小时),数据再发生变化。此时,我们就需要通过一些机

制来保证这些数据在某个操作过程中不会被外界修改,这样的机制,就是所谓的“锁”,即给选定的目标数据上锁,使其无法被其他程序修改。

有两种锁机制:即通常所说的“乐观锁(Optimistic Locking)” 和“悲观锁(Pessimistic Locking)”。

1.乐观锁(Optimistic Locking)

乐观锁(optimistic locking)则乐观的认为资料的存取很少发生同时存取的问题,因而不作数据库层次上的锁定,为了维护正确的数据,乐观锁定使用应用程序上的逻辑实现版本控制来解决。

并发控制时,数据不一致的情况一旦发生,有几个解决的方法,一种是先更新为主,一种是后更新的为主,比较复杂的就是检查发生变动的数据来实现,或是检查所有属性来实现乐观锁定。

Hibernate通过版本号检查来实现后更新为主,这也是Hibernate所推荐的方式,在数据库中加入一个VERSON栏记录,在读取数据时连同版本号一同读取,并在更新数据时递增版本号,然后比对版本号与数据库中的版本号,如果大于数据库中的版本号则予以更新,否则就回报错误[2]( 135-137)。

以Hibernate实现版本号控制锁定的话,我们的对象中增加一个version属性,例如:

public class MyAccount {

  private int version;

  ....

  public void setVersion(int version) {

    this.version = version;

  }

  public int getVersion() {

    return version;

  }

  ....

}

而在映像文件中,我们使用optimistic-lock属性设定version控制,属性栏之后增加一个标签,例如:

  
     optimistic-lock="version">


设定好版本控制之后,在上例中如果B客户试图更新数据,将会引发StableObjectStateException例外,我们可以捕捉这个例外,在处理中重新读取数据库中的数据,同时将B客户目前的数据与数据库中的数据读出来,让B客户有机会比对不一致的数据,以决定要变更的部份,或者您可以设计程式自动读取新的资料,并重复扣款业务流程,直到数据可以更新为止,这一切可以在后台执行,而不用让您的客户知道。

在其它架构中也可通过这种思路来实现乐观锁,但版本控制和冲突的检测要在自己程序的程序中实现和维护。

2.悲观锁(Pessimistic Locking)

虽然乐观锁能够提高系统的性能,但它是对发生冲突的访问进行事后的补救,应用在用户输入数据量很少的场合比较适合,但如果在企业ERP,用户与系统交互涉及大量数据在页面表单上录入,如果事后提交失败后才提示用户要重新录入是很不现实的,所以有必要进行事前控制,这就要采用悲观锁。

在多个客户端可能读取同一笔数据或同时更新一笔数据的情况下,防止同一个数据被修改而造成混乱,最简单的手段就是在读取时对数据进行锁定,其它客户端不能对同一笔数据进行更新的读取动作。

悲观锁定(Pessimistic Locking)一如其名称所示,悲观的认定每次资料存取时,其它的客户端也会存取同一笔数据,因此对该笔数据进行事先锁定,直到自己操作完成后解除锁定。

悲观锁定通常透过系统或数据库本身的功能来实现,依赖系统或数据库本身提供的锁定机制,Hibernate即是如此,我们可以利用Query或Criteria的setLockMode()方法来设定要锁定的表或列(row)及其锁定模式,锁定模式有以下的几个[2]( 137-139):

LockMode.WRITE:在insert或update时进行锁定,Hibernate会在save()方法时自动获得锁定。

LockMode.UPGRADE:利用SELECT … FOR UPDATE进行锁定。

LockMode.UPGRADE_NOWAIT:利用SELECT … FOR UPDATE NOWAIT进行锁定,在Oracle环境下使用。
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