SELECT… FOR UPDATE 排他鎖的實現

2023-08-24 18:03:52

1. SELECT…FOR UPDATE 是什麼？作用是什麼？

select for update 即排他鎖，排他鎖又稱為寫鎖，簡稱X鎖，顧名思義，排他鎖就是不能與其他鎖並存，如一個事務獲取了一個資料行的排他鎖，其他事務就不能再獲取該行的其他鎖，包括共用鎖和排他鎖，但是獲取排他鎖的事務是可以對資料就行讀取和修改。

作用：保證資料的一致性，為了在查詢時,避免其他使用者對該表進行插入,修改或刪除等操作,造成表資料的不一致性。

2. MYSQL中如何查詢是否存在鎖資訊？相關SQL

這裡只講述和排他鎖有關內容。

2.1MYSQL INFORMATION_SCHEMA 資料庫

INFORMATION_SCHEMA 是mysql自帶的後設資料資料庫INNODB_TRX是MYSQL中事務和鎖相關的表INNODB_TRX表提供了當前INNODB引擎內每個事務的資訊(除唯讀事務外)，包括當一個事務啟動，事務是否在等待一個鎖，以及正在執行的SQL語句。

SELECT * FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;

3. SELECT…FOR UPDATE 怎麼使用？如何驗證？

這裡使用mysql資料庫為例。

3.1 Mysql Config表SQL

-- ----------------------------
-- Table structure for config
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `config`;
CREATE TABLE `config`  (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NOT NULL,
  `value` varchar(255) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE,
  UNIQUE INDEX `name-index`(`name`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 2 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_bin ROW_FORMAT = Dynamic;

-- ----------------------------
-- Records of config
-- ----------------------------
INSERT INTO `config` VALUES (1, 'result', 'false');

3.2 建立SpringBoot工程，結構目錄如下

├─main
│  ├─java
│  │  └─com
│  │      └─xy
│  │          └─springboot
│  │              │  Application.java
│  │              ├─db
│  │              │  ├─dao
│  │              │  │  │  ConfigDao.java
│  │              │  │  ├─impl
│  │              │  │  │      ConfigDaoImpl.java
│  │              │  │  └─mapper
│  │              │  │          ConfigMapper.java
│  │              │  └─entity
│  │              │          Config.java
│  │              └─runner
│  │                      ExclusiveLocksRunner.java
│  └─resources
│      │  application.properties
│      └─Mapper
└─              ConfigMapper.xml

3.2 pom.xml檔案內容

引入mysql driver、lombok、mybatis-plus等依賴

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.6.5</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.xy</groupId>
    <artifactId>spring-boot</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>spring-boot</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <properties>
        <java.version>11</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
		<!-- 使用mybatis-plus 持久層框架 -->
        <dependency>
            <groupId>com.baomidou</groupId>
            <artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId>
            <version>3.5.1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
            <scope>runtime</scope>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <!-- mysql 連線驅動 -->
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <scope>runtime</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <excludes>
                        <exclude>
                            <groupId>org.projectlombok</groupId>
                            <artifactId>lombok</artifactId>
                        </exclude>
                    </excludes>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

3.4 db層介面及其實現類

Mapper對映xml檔案內容如下：ConfigMapper.xml

<!DOCTYPE mapper
        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.xy.springboot.db.dao.mapper.ConfigMapper">
    <select id="getLockedConfig" resultType="com.xy.springboot.db.entity.Config">
        SELECT
        *
        FROM CONFIG
        WHERE name = #{name} AND value = ${value}
        FOR UPDATE SKIP LOCKED
    </select>
</mapper>

ConfigMapper.java 介面類

package com.xy.springboot.db.dao.mapper;

import com.baomidou.mybatisplus.core.mapper.BaseMapper;
import com.xy.springboot.db.entity.Config;
import org.apache.ibatis.annotations.Param;

public interface ConfigMapper extends BaseMapper<Config> {
    Config getLockedConfig(@Param("name") String name, @Param("value") String value);
}

ConfigDao.java 介面類及其實現類

package com.xy.springboot.db.dao;

import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.IService;
import com.xy.springboot.db.entity.Config;

/**
 * 設定類介面
 */
public interface ConfigDao extends IService<Config> {

    /**
     * 通過名稱和value值，獲取增加排他鎖的設定
     * @param name
     * @param value
     */
    Config getLockedConfig(String name, String value);
}

package com.xy.springboot.db.dao.impl;

import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl;
import com.xy.springboot.db.dao.ConfigDao;
import com.xy.springboot.db.dao.mapper.ConfigMapper;
import com.xy.springboot.db.entity.Config;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class ConfigDaoImpl extends ServiceImpl<ConfigMapper, Config> implements ConfigDao {
    private ConfigMapper configMapper;

    @Autowired
    public void setConfigMapper(ConfigMapper configMapper) {
        this.configMapper = configMapper;
    }

    @Override
    public Config getLockedConfig(String name, String value) {
        return configMapper.getLockedConfig(name, value);
    }
}

Config.java 實體類

package com.xy.springboot.db.entity;

import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableName;
import lombok.Getter;
import lombok.Setter;

/**
 * 設定表實體類
 */
@TableName("config")
@Getter
@Setter
public class Config {

    private int id;

    private String name;

    private String value;
}

3.5 Application.java 開啟Mapper掃描和開啟事務

package com.xy.springboot;

import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.transaction.annotation.EnableTransactionManagement;

@MapperScan(basePackages = "com.xy.springboot.db.dao.mapper")
@EnableTransactionManagement
@SpringBootApplication
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

3.6 [核心] ExclusiveLocksRunner 排他鎖Runner

ExclusiveLocksRunner 該類實現了ApplicationRunner介面，其含義是在SpringBoot工程啟動之後，執行的操作。該類必須注入到IOC容器中。

package com.xy.springboot.runner;

import com.xy.springboot.db.dao.ConfigDao;
import com.xy.springboot.db.entity.Config;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.ApplicationArguments;
import org.springframework.boot.ApplicationRunner;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

/**
 * 排他鎖驗證
 */
@Slf4j
@Component
public class ExclusiveLocksRunner implements ApplicationRunner {

    private static final String RESULT_KEY = "result";
    private static final String RESULT = "false";

    private ConfigDao configDao;

    @Autowired
    public void setConfigDao(ConfigDao configDao) {
        this.configDao = configDao;
    }

    @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        Config lockedConfig = configDao.getLockedConfig(RESULT_KEY, RESULT);
        if (lockedConfig == null) {
            log.error("config is null。because config is locked.");
            return;
        }
        log.info("start doing");
        lockedConfig.setValue("true");
        configDao.updateById(lockedConfig);
    }
}

3.7 疑問&並驗證

疑問：

ExclusiveLocksRunner類中run方法上的@Transactional 註解是否起作用？
select…for update 是否有效？
select…for update 加鎖之後，未釋放之前，再次加鎖時，返回的lockedConfig內容是什麼？

斷點位置：

事務攔截器(使用AOP的方式對@Transactional註解進行處理)inovke方法處斷點： org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor#invoke
ExclusiveLocksRunner.java run 方法

Debug如圖所示，證明ExclusiveLocksRunner.java中run 方法上@Transcational 註解是有效的。

進入invokeWithinTransaction 呼叫事務方法繼續偵錯，

整個呼叫流程如下：建立事務——> 呼叫run方法 -> commit提交事務。

進入run方法：根據檢索條件查詢內容，並對其內容設定類排他鎖。

LOG資訊如下：

查詢mysql中是否存在對應的排他鎖資訊

-- 執行如下資訊，檢視是否存在Lock資訊
SELECT trx_id, trx_state, trx_started, trx_rows_locked  FROM INFORMATION_SCHEMA.INNODB_TRX;

結果如下：

證明：資料庫中已經存在排他鎖資訊，證明該加鎖方式是OK的，並在大概在第2行。

在資料庫中，再次執行以下SQL，進行查詢，得到結果為null。證書排他鎖未釋放之前，再次枷鎖時，返回內容為null，因此select…for update 加鎖之後，未釋放之前，再次加鎖時，返回的lockedConfig內容時null。

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