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### 2018 年 12 月 29 日 發(fā)布 ## 悲觀鎖和樂觀鎖 業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)過程中，往往需要保證數(shù)據(jù)訪問的排他性。如在金融系統(tǒng)的日終結(jié)算處理中，我們希望針對(duì)某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而不希望在結(jié)算進(jìn)行過程中（可能是幾秒種，也可能是幾個(gè)小時(shí)），數(shù)據(jù)再發(fā)生變化。此時(shí)，我們就需要通過一些機(jī)制來保證這些數(shù)據(jù)在某個(gè)操作過程中不會(huì)被外界修改，這樣的機(jī)制，在這里，也就是所謂的 “ 鎖 ” ，即給我們選定的目標(biāo)數(shù)據(jù)上鎖，使其無法被其他程序修改。 通常有兩種鎖機(jī)制：即通常所說的 “ 悲觀鎖（ Pessimistic Locking ） ”和 “ 樂觀鎖（ Optimistic Locking ） ” 。 ### 悲觀鎖（ Pessimistic Locking ） 悲觀鎖，正如其名，它指的是對(duì)數(shù)據(jù)被外界（包括本系統(tǒng)當(dāng)前的其他事務(wù)，以及來自外部系統(tǒng)的事務(wù)處理）修改持保守態(tài)度，因此，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)。悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫提供的鎖機(jī)制（也只有數(shù)據(jù)庫層提供的鎖機(jī)制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問的排他性，否則，即使在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了加鎖機(jī)制，也無法保證外部系統(tǒng)不會(huì)修改數(shù)據(jù)）。 通常是使用`for update`子句來實(shí)現(xiàn)悲觀鎖機(jī)制。 ThinkPHP5支持悲觀鎖機(jī)制，要啟用悲觀鎖功能，可以通過使用`lock`鎖定方法，例如： ~~~ // 使用悲觀鎖功能 Db::name('user')->lock(true)->find(1); ~~~ 就會(huì)自動(dòng)在生成的SQL語句最后加上`FOR UPDATE`或者`FOR UPDATE NOWAIT`（Oracle數(shù)據(jù)庫）。 `lock`方法還支持傳入字符串，以實(shí)現(xiàn)特殊的鎖機(jī)制。 ``` Db::name('user')->lock('LOCK IN SHARE MODE')->find(1); ``` ### 樂觀鎖（ Optimistic Locking ） 相對(duì)悲觀鎖而言，樂觀鎖機(jī)制采取了更加寬松的加鎖機(jī)制。悲觀鎖大多數(shù)情況下依靠數(shù)據(jù)庫的鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)，以保證操作最大程度的獨(dú)占性。但隨之而來的就是數(shù)據(jù)庫性能的大量開銷，特別是對(duì)長事務(wù)而言，這樣的開銷往往無法承受。 如一個(gè)金融系統(tǒng)，當(dāng)某個(gè)操作員讀取用戶的數(shù)據(jù)，并在讀出的用戶數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改時(shí)（如更改用戶帳戶余額），如果采用悲觀鎖機(jī)制，也就意味著整個(gè)操作過程中（從操作員讀出數(shù)據(jù)、開始修改直至提交修改結(jié)果的全過程，甚至還包括操作員中途去煮咖啡的時(shí)間），數(shù)據(jù)庫記錄始終處于加鎖狀態(tài)，可以想見，如果面對(duì)幾百上千個(gè)并發(fā)，這樣的情況將導(dǎo)致怎樣的后果。樂觀鎖機(jī)制在一定程度上解決了這個(gè)問題。樂觀鎖，大多是基于數(shù)據(jù)版本（ `Version `）記錄機(jī)制實(shí)現(xiàn)。何謂數(shù)據(jù)版本？即為數(shù)據(jù)增加一個(gè)版本標(biāo)識(shí)，在基于數(shù)據(jù)庫表的版本解決方案中，一般是通過為數(shù)據(jù)庫表增加一個(gè)`version`字段來實(shí)現(xiàn)。 ThinkPHP`5.1`版本中并沒有內(nèi)置樂觀鎖功能，因此需要自己實(shí)現(xiàn)，本文就來利用`Trait`特性實(shí)現(xiàn)樂觀鎖的功能。 ## 樂觀鎖的實(shí)現(xiàn) 要實(shí)現(xiàn)樂觀鎖功能，主要涉及三個(gè)地方： **記錄樂觀鎖**：第一次寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候自動(dòng)記錄`version`字段，當(dāng)然也可以使用數(shù)據(jù)庫默認(rèn)值功能。 **讀取樂觀鎖**：每次讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候都要單獨(dú)記錄下當(dāng)前的`version`數(shù)據(jù)值。 **檢測(cè)樂觀鎖**：每次更新數(shù)據(jù)的時(shí)候要重新檢測(cè)下最新數(shù)據(jù)的`version`數(shù)據(jù)值，如果記錄的版本號(hào)和最新的不一致，表示數(shù)據(jù)需要更新，否則把當(dāng)前記錄的版本號(hào)加1后更新到數(shù)據(jù)庫。 而ThinkPHP`5.1`的模型`save`方法會(huì)統(tǒng)一調(diào)用`checkBeforeSave`方法，因此我們可以通過重寫該方法來實(shí)現(xiàn)樂觀鎖的檢測(cè)樂觀鎖功能。而每次查詢后都會(huì)調(diào)用模型的`newInstance`方法，因此可以重寫該方法添加讀取樂觀鎖功能。 ### 繼承方式實(shí)現(xiàn) 我們可以創(chuàng)建一個(gè)公共的模型繼承系統(tǒng)的`think\Model`類，當(dāng)你的模型需要使用樂觀鎖功能的話就單獨(dú)繼承。 ``` <?php namespace app\common\model; use think\Exception; use think\Model; class OptimLock extends Model { protected $optimLock = 'version'; /** * 創(chuàng)建新的模型實(shí)例 * @access public * @param array $data 數(shù)據(jù) * @param bool $isUpdate 是否為更新 * @param mixed $where 更新條件 * @return Model */ public function newInstance($data = [], $isUpdate = false, $where = null) { // 緩存樂觀鎖 $this->cacheLockVersion($data); return (new static($data))->isUpdate($isUpdate, $where); } /** * 寫入之前檢查數(shù)據(jù) * @access protected * @param array $data 數(shù)據(jù) * @param array $where 保存條件 * @return bool */ protected function checkBeforeSave($data, $where) { if (!empty($data)) { // 數(shù)據(jù)對(duì)象賦值 foreach ($data as $key => $value) { $this->setAttr($key, $value, $data); } if (!empty($where)) { $this->isUpdate(true, $where); } } // 數(shù)據(jù)自動(dòng)完成 $this->autoCompleteData($this->auto); // 事件回調(diào) if (false === $this->trigger('before_write')) { return false; } if ($this->isExists() && !$this->checkLockVersion()) { throw new Exception('record has update'); } return true; } /** * 緩存樂觀鎖 * @access protected * @param array $data 數(shù)據(jù) * @return void */ protected function cacheLockVersion($data): void { $pk = $this->getPk(); if ($this->optimLock && isset($data[$this->optimLock]) && is_string($pk) && isset($data[$pk])) { $key = $this->name . '_' . $data[$pk] . '_lock_version'; $_SESSION[$key] = $data[$this->optimLock]; } } /** * 檢查樂觀鎖 * @access protected * @param array $data 數(shù)據(jù) * @return bool */ protected function checkLockVersion() { // 檢查樂觀鎖 $id = $this->getKey(); if (empty($id)) { return true; } $key = $this->name . '_' . $id . '_lock_version'; if ($this->optimLock && isset($_SESSION[$key])) { $lockVer = $_SESSION[$key]; $vo = $this->field($this->optimLock)->find($id); $_SESSION[$key] = $lockVer; $currVer = $vo[$optimLock]; if (isset($currVer)) { if ($currVer > 0 && $lockVer != $currVer) { // 記錄已經(jīng)更新 return false; } // 更新樂觀鎖 $lockVer++; if ($this->data[$this->optimLock] != $lockVer) { $this->data[$this->optimLock] = $lockVer; } $_SESSION[$key] = $lockVer; } } return true; } } ``` 對(duì)需要使用樂觀鎖的模型，可以使用 ``` namespace app\index\model; use app\common\model\OptimLock; class User extends OptimLock { } ``` ### 利用`Trait`特性實(shí)現(xiàn) 但由于PHP不支持多繼承，因此并不建議使用模型繼承功能來擴(kuò)展功能。我們可以利用`Trait`特性來更方便的引入`OptimLock`后開啟樂觀鎖功能。 因?yàn)閌Trait`機(jī)制的問題，我們對(duì)上面的代碼進(jìn)行了一些必要的調(diào)整。 ``` <?php namespace app\common\traits; use think\Exception; use think\Model; trait OptimLock { protected function getOptimLockField() { return property_exists($this, 'optimLock') && isset($this->optimLock) ? $this->optimLock : 'version'; } /** * 創(chuàng)建新的模型實(shí)例 * @access public * @param array $data 數(shù)據(jù) * @param bool $isUpdate 是否為更新 * @param mixed $where 更新條件 * @return Model */ public function newInstance($data = [], $isUpdate = false, $where = null) { // 緩存樂觀鎖 $this->cacheLockVersion($data); return (new static($data))->isUpdate($isUpdate, $where); } /** * 寫入之前檢查數(shù)據(jù) * @access protected * @param array $data 數(shù)據(jù) * @param array $where 保存條件 * @return bool */ protected function checkBeforeSave($data, $where) { if (!empty($data)) { // 數(shù)據(jù)對(duì)象賦值 foreach ($data as $key => $value) { $this->setAttr($key, $value, $data); } if (!empty($where)) { $this->isUpdate(true, $where); } } // 數(shù)據(jù)自動(dòng)完成 $this->autoCompleteData($this->auto); // 事件回調(diào) if (false === $this->trigger('before_write')) { return false; } if ($this->isExists()) { if (!$this->checkLockVersion()) { throw new Exception('record has update'); } } else { $this->recordLockVersion(); } return true; } /** * 緩存樂觀鎖 * @access protected * @param array $data 數(shù)據(jù) * @return void */ protected function cacheLockVersion($data): void { $optimLock = $this->getOptimLockField(); $pk = $this->getPk(); if ($optimLock && isset($data[$optimLock]) && is_string($pk) && isset($data[$pk])) { $key = $this->getName() . '_' . $data[$pk] . '_lock_version'; $_SESSION[$key] = $data[$optimLock]; } } /** * 檢查樂觀鎖 * @access protected * @param array $data 數(shù)據(jù) * @return bool */ protected function checkLockVersion() { // 檢查樂觀鎖 $id = $this->getKey(); if (empty($id)) { return true; } $key = $this->getName() . '_' . $id . '_lock_version'; $optimLock = $this->getOptimLockField(); if ($optimLock && isset($_SESSION[$key])) { $lockVer = $_SESSION[$key]; $vo = $this->field($optimLock)->find($id); $_SESSION[$key] = $lockVer; $currVer = $vo[$optimLock]; if (isset($currVer)) { if ($currVer > 0 && $lockVer != $currVer) { // 記錄已經(jīng)更新 return false; } // 更新樂觀鎖 $lockVer++; $data = $this->getData(); if ($data[$optimLock] != $lockVer) { $this->data($optimLock, $lockVer); } $_SESSION[$key] = $lockVer; } } return true; } } ``` 對(duì)需要使用樂觀鎖的模型，可以使用 ``` namespace app\index\model; use app\common\traits\OptimLock; use think\Model; class User extends Model { use OptimLock; } ``` >[info] 值得注意的是，`5.2`版本目前已經(jīng)內(nèi)置了一個(gè)`OptimLock`的`Trait`實(shí)現(xiàn)。