Flask使用SQLAlchemy添加悲观锁和乐观锁

什么是悲观锁和乐观锁?

悲观锁:假设在访问数据时会发生冲突,因此在访问数据前,先锁住数据。在锁被释放之前,其他事务无法访问此数据。是属于数据库中的一种互斥锁机制

乐观锁:假设在访问数据时冲突较少,因此不会锁住数据,而是在提交更新时检查是否有冲突。如果检测到冲突,则放弃更新。但是乐观锁并非真正的数据库锁。

2种锁都是数据库在应对并发操作时,防止出现资源抢夺的,基于不同人生观所实现2种解决方案。

定义数据模型

定义一个简单的Item模型,它包含一个name字段和一个version字段。version字段用于实现乐观锁。

python 复制代码
class Item(db.Model):
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    name = db.Column(db.String(50))
    version = db.Column(db.Integer, default=0)

悲观锁的实现

悲观锁通过在查询时锁住行来实现。SQLAlchemy提供了with_lockmode方法来实现这一点。在SQLite中,悲观锁的实现有些限制,所以我们通常在支持行级锁的数据库(如PostgreSQL、MySQL)中使用它。

python 复制代码
@app.route('/update_item_pessimistic/<int:item_id>', methods=['POST'])
def update_item_pessimistic(item_id):
    item = db.session.query(Item).with_for_update().filter_by(id=item_id).first()
    if item:
        # 执行更新操作
        item.name = 'New Name'
        db.session.commit()
        return 'Item updated successfully with pessimistic lock', 200
    return 'Item not found', 404

在上述代码中,使用with_for_update方法锁住了指定的行,确保在事务提交前,其他事务无法修改这行数据。

乐观锁的实现

乐观锁通过在更新时检查版本号是否变化来实现。如果版本号发生变化,说明有其他事务在此期间修改了数据,我们应当放弃更新。

python 复制代码
@app.route('/update_item_optimistic/<int:item_id>', methods=['POST'])
def update_item_optimistic(item_id):
    item = db.session.query(Item).filter_by(id=item_id).first()
    if item:
        original_version = item.version
        item.name = 'New Name'
        item.version += 1

        try:
            db.session.commit()
            return 'Item updated successfully with optimistic lock', 200
        except SQLAlchemyError:
            db.session.rollback()
            return 'Update failed due to concurrent modification', 409
    return 'Item not found', 404

在上述代码中,在更新前记录当前版本号,并在更新时将版本号+1。提交时,如果发现版本号不匹配,SQLAlchemy会抛出异常,我们回滚事务并返回冲突错误。

使用场景

悲观锁适用于以下场景:

  • 数据库并发写操作频繁,冲突概率高。
  • 数据修改时需要保持数据的一致性和完整性。
  • 需要避免脏读、幻读等并发问题。

乐观锁适用于以下场景:

  • 读多写少的场景,数据冲突较少。
  • 允许重试更新操作。
  • 不希望锁住数据,允许其他事务并发读取。

###拓展

python 复制代码
举例:双11活动,商城里面id=5的商品的库存num=10了,现在我们要基于乐观锁和悲观锁来解决下单过程中,出现的资源抢夺现象,避免出现超卖(商品数量不能为负数)。

乐观锁:
---> begin;  开启事务
---> 先查看库存,记录当前库存 original_num=10
---> 进行下单操作,买6件 
---> 付款
---> 扣除库存 update from goods set num=num-6 where num=original_num and id=5;  # 增加更新条件,判断库存是否还是原来
       如果执行成功,则表示没有人抢,购买成功
---> commit;
       如果执行失败,则表示已经有人先抢购
---> rollback;


悲观锁: ---> begin; 开启事务 ---> 先给id=5的数据,加锁 select * from goods where id=5 for update; ---> 进行下单操作,买6件 ---> 付款 ---> 扣除库存 update from goods set num=num-6 where id=5; ---> 执行成功解锁 ---- commit; 提交事务 """

悲观锁的问题

  1. 提前锁定数据,形成串行化,形成阻塞,不利于性能发挥,不适用高并发场景。
  2. 悲观锁只能保证数据的一致性,不能保证脏数据的出现 乐观锁的出现就是为了解决悲观锁的问题。
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