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Spring Boot中操作数据库的几种并发事务方式

 1 week ago
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Spring Boot中操作数据库的几种并发事务方式

当有多个并发事务时，会发生丢失更新异常。来自一个或多个事务的更新可能会丢失，因为其他事务会用其结果覆盖它。

让我们通过一个例子来检验一下。考虑以下执行事务的方法。

public void withdraw(Long accountId, double amount) {
 Account account = accountRepository.findById(accountId).orElseThrow(() -> {
 throw new IllegalStateException("account does not exist: " + accountId);
 });

double newBalance = (account.getBalance() - amount);
 if (newBalance < 0) {
 throw new IllegalStateException("there's not enough balance");
 }
 account.setBalance(newBalance);
 accountRepository.save(account);
 }

只要在任何给定时间点只有单个事务交易，这段代码会按预期工作。

当有多个同时事务时会发生什么？

在这种情况下，上述代码将无法正常工作。线程 1 对 newBalance 所做的修改线程 2 是看不到的。因此，它可能会破坏数据。当我们用 @Transactional 对方法进行注解时，行为不会发生变化。反正它只是定义应用程序的事务边界。

如何防止损失更新异常？
请注意，Spring 默认遵循底层数据存储的隔离级别。Postgres 的默认隔离级别是 READ_COMMITTED。这意味着它只能看到查询开始前提交的数据，而看不到未提交的数据或查询执行期间并发事务提交的更改。

实际上，我们可以通过原子更新操作来解决这个问题！
怎么做？

使用本地更新查询，在数据库中执行直接更新，而不是使用普通 ORM 风格的 "选择、修改和保存"。

@Transactional
 public void withdraw(Long accountId, double amount) {

Double currentBalance = accountRepository.getBalance(accountId);
 if (currentBalance < 0) {
 throw new IllegalStateException("there's not enough balance");
 };
 accountRepository.update(accountId, amount);
 }

因此，我们使用了自定义更新方法，而不是通常的保存方法。这种更新方法具体是怎样的呢？

下面是在存储库类中添加的更新方法：

@Transactional
 @Modifying
 @Query(nativeQuery = true,
 clearAutomatically=true,
 flushAutomatically=true,
 value = """
 update account
 set balance = (balance - :amount)
 where id = :accountId
 """
 )
 public int update(Long accountId, Double amount);

请注意，我们在这两个方法中都使用了 @Transactional 注解。但它们属于两种不同类型的 Bean：一种来自服务，另一种来自存储库类。因此，更新方法遵循自己的事务定义。

  • @Modifying 会触发注解为 UPDATE 查询的方法，而不是 SELECT 查询。
  • 由于在执行Update修改查询后，实体管理器（EntityManager）中可能会包含过时的实体，所以它不会自动清除它，因此，我们需要明确说明 clearAutomatically=true。
  • 在执行Update修改查询之前，我们还需要自动清除持久化上下文中的任何受管实体。因此使用 flushAutomatically=true。

实现并发安全的更多方法
1、对任何更新使用悲观锁
将下面的注解与现有的事务注解一起使用：
@Lock(LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE)

2、使用数据存储特定的咨询锁
在 postgres 中使用 pg_try_advisory_xact_lock 咨询advisory锁，同时使用超时和键（通常是数据库主键）。

将其与retry 重试模板一起使用，这样它就会不断重试，直到获得主键锁的指定超时为止。

 @Transactional
 public void tryWithLock(String key, Duration timeout, Runnable operation) {
 lock(key.getKey(), timeout);
 // your DB updates run here.
 operation.run(); 
 }

private void lock(final String key, Duration timeout) {
 //尝试获取锁，直到超时结束
 retryTemplate.execute(retryContext -> {
 boolean acquired = jdbcTemplate
 .queryForObject("select pg_try_advisory_xact_lock(pg_catalog.hashtextextended(?, 0))", Boolean.class, key);

if (!acquired) {
 throw new AdvisoryLockNotAcquiredException("Advisory lock not acquired for key '" + key + "'");
 }
 return null;
 });
 }

您可以直接在 JPA 查询中使用咨询锁，这样会简单得多。

 @Transactional
  @Query(value = """
  select c
  from Account c
  where c.id = :accountId
  and pg_try_advisory_xact_lock(
  pg_catalog.hashtextextended('account', c.id)
  ) is true
  """
  )
  public Account findByIdWithPessimisticAdvisoryLocking(Long accountId);

3、在 POJO 类中使用带版本号的乐观锁

在 POJO 类中添加注释为 @Version 的属性。
然后使用常规的 Spring JPA 查询来获取更新数据。
在将更新写入数据库之前，Spring JPA 会自动检查版本。如果有任何脏写入，事务将中止，客户端可以使用新版本重新尝试事务。这最适合大容量系统。

4、使用悲观的 NO_WAIT 锁定

 @Transactional
 @Lock(LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE)
 @Query("select c from Account c where c.id = :accountId")
 @QueryHints({
 @QueryHint(name = "javax.persistence.lock.timeout", value = (LockOptions.NO_WAIT + ""))
  })
  public Account findByIdWithPessimisticNoWaitLocking(Long accountId);

在这种情况下，线程不会因为写操作释放锁而无限期阻塞。相反，它会在上述 javax.persistence.lock.timeout 之后立即返回锁获取失败。如果需要，我们也可以处理此异常并重试事务。


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