使用MySQL樂觀鎖解決超賣問題

在秒殺系統設計中，超賣是一個經典、常見的問題，任何商品都會有數量上限，如何避免成功下訂單買到商品的人數不超過商品數量的上限，這是每個搶購活動都要面臨的難點。

1 超賣問題描述

在多個用戶同時發起對同一個商品的下單請求時，先查詢商品庫存，再修改商品庫存，會出現資源競爭問題，導致庫存的最終結果出現異常。

問題：當商品A一共有庫存15件，用戶甲先下單10件，用戶乙下單8件，這時候庫存只能滿足一個人下單成功，如果兩個人同時提交，就出現了超賣的問題。

可以採用多種方式解決超賣問題。使用synchronized可以保證數據一致性，但是效率低，並且分佈式環境下無用；使用數據庫鎖表會造成數據庫性能低下。單體條件下，採用樂觀鎖是比較合適的方式，集羣可以考慮分佈式鎖。

2 樂觀鎖

2.1 樂觀鎖介紹

悲觀鎖，認爲數據很容易被其他線程修改，爲保證數據正確性，每次獲取並修改數據時，對數據加鎖。例如Java中的synchronized和Lock相關類。

而樂觀鎖，認爲自己在操作時不會有其他線程干擾，所以不對被操作對象加鎖。在更新時會判斷修改期間是否有其他線程修改過。如果沒被修改過，則表示只有當前線程在操作，正常修改數據。如果數據被其他線程修改過，則會停止剛纔的更新，選擇執行策略，例如拋棄、報錯、重試等。

樂觀鎖一般使用CAS算法實現。例如Java中的原子類、併發容器。

2.2 沒有鎖的更新操作

樂觀鎖，不是數據庫功能，是一種數據庫實踐。假設進行以下操作：從表中獲取某行數據，計算數據，更新數據該行數據。

CREATE TABLE theTable(
    iD int NOT NULL,
    val1 int NOT NULL,
    val2 int NOT NULL
)
INSERT INTO theTable (iD, val1, val2) VALUES (1, 2 ,3);

沒有鎖的處理

-- 查詢數據
SELECT iD, val1, val2
FROM theTable
WHERE iD = @theId;
-- 計算新值
-- 更新數據
UPDATE
	theTable
SET
	val1 = @newVal1,
	val2 = @newVal2
WHERE
	iD = @theId;
-- 繼續執行

2.3 樂觀鎖的實現方式1--條件控制

--查詢數據
SELECT iD, val1, val2
FROM theTable
WHERE iD = @theId;
--計算新值
--更新數據
UPDATE
	theTable
SET
	val1 = @newVal1,
	val2 = @newVal2
WHERE
	iD = @theId
	AND val1 = @oldVal1
	AND val2 = @oldVal2;
--判斷影響行數 
-- {if AffectedRows == 1 } 
-- 		{繼續執行}
-- {else} 
-- 		{數據過期}
-- {endif}

上面操作的關鍵在於，UPDATE指令的結構與後續受影響的行數檢查，從而判斷是否有人修改數據。上面所有操作沒有使用事務，這也表明樂觀鎖的關鍵不在於事務本身。

2.4 擴展：事務的使用

--查詢數據
SELECT iD, val1, val2
FROM theTable
WHERE iD = @theId;
--計算新值
--開始事務，更新數據
UPDATE
	theTable
SET
	val1 = @newVal1,
	val2 = @newVal2
WHERE
	iD = @theId
	AND val1 = @oldVal1
	AND val2 = @oldVal2;
--判斷影響行數 
-- {if AffectedRows == 1 }
--	   COMMIT TRANSACTION; // 提交事務
--     {繼續執行}
-- {else}
--     ROLLBACK TRANSACTION; // 回滾事務
--     {數據過期}
-- {endif}

使用了事務，便可以回滾修改。通過事務，我們可以確定每次回滾的操作量是多少，在何處放置事務邊界以及在何處檢查衝突。

對於其他進程在當前事務提交之前，會發生什麼，取決於數據庫當前的隔離級別。以SQL Server爲例，其隔離級別是READ_COMMITTED，更新的行被鎖定，直到COMMIT爲止，因此“其他進程”無法對該行執行任何操作（保持等待狀態），而SELECT（實際上只能執行READ_COMMITTED） 。

2.5 樂觀鎖的實現方式2--版本號

使用版本號，也是樂觀鎖常用實現方式。通過在表中增加一個version字段：讀取數據時，將version字段值一併讀出，數據更新一次，則version值加1。當我們提交更新時，判斷表中最新的version值與之前讀出的version值是否一致，如果一致，則更新，否則視爲過期數據。

--查詢數據
SELECT iD,val1,val2,VERSION
FROM theTable
WHERE iD = @theId;
--計算新值
UPDATE
	theTable
SET
	val1 = @newVal1,
	val2 = @newVal2,
	VERSION = VERSION + 1
WHERE
	iD = @theId
	AND VERSION = @oldversion;
--判斷影響行數 
-- {if AffectedRows == 1 } 
-- 		{繼續執行}
-- {else} 
-- 		{數據過期}
-- {endif}

參考資料

https://stackoverflow.com/questions/17431338/optimistic-locking-in-mysql

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