玩转JPA的并发和锁定

假设您有多个用户使用的系统，其中每个用户都试图同时修改同一实体。当并发访问时，如何确保数据的完整性？

持久性提供了一种锁的策略来管理并发。锁有两种类型：乐观锁和悲观锁。在深入研究锁策略之前，让我们学习一下ACID事务。

ACID（原子性，一致性，隔离性，持久性）事务可确保数据库事务及时完成。关系数据库（例如MySQL，Postgres，SQL Server和Oracle）都符合ACID。

数据库事务可以分解为多个组件。仅当事务的所有组件都成功时，符合ACID的数据库才能确保事务得以持久和落实。如果任何一个组件发生故障，则事务将回滚，并且不会进行任何更改。

如果有多个事务，则需要定义锁策略，以确保数据的完整性。

让我们看看本文中的每种锁定策略。

乐观锁

JPA支持javax.persistence.Version注解，将属性标记为实体的版本属性。此属性可以是数字（int，long，short）或java.sql.Timestamp字段。每个实体只能存在一个带有@Version注解的属性。

此外，对于映射到多个表的实体，@Version属性必须在主表中。

@Entity
 public class User {

    @Id
    @Column (name = "ID", nullable = false)
    @GeneratedValue (strategy = GenerationType.AUTO)
    private long id;

    @Version
    private long version; 
    
    @OneToMany(mappedBy = "user", cascade = CascadeType.ALL)
    private List<Order> orders = new ArrayList<>(); 
    ...
 }

在这里，每个读取数据的事务都拥有version属性的值。在任何修改数据的事务之前，它将再次检查version属性的值。

如果此时值发生更改，则将引发OptimisticLockException并回滚事务。否则，事务将提交更新并增加version属性的值。

乐观锁模式

在乐观锁的情况下，JPA提供了两种锁模式：OPTIMISTIC和OPTIMISTIC_FORCE_INCREMENT。OPTIMISTIC获得有@Version属性的实体的读取锁。OPTIMISTIC_FORCE_INCREMENT为有@Version属性的实体获取读取锁，并增加该属性的值。

@Service
public class UserService {
    @PersistenceContext
    private EntityManager entityManager;

    public void updateUser(final String id) {
        User user = entityManager.find(User.class, id);
        entityManager.lock(user, LockModeType.OPTIMISTIC); 
        ..
    }
 }

public void updateUser(final String id) {
    User user = entityManager.find(User.class, id);
    entityManager.lock(user, LockModeType.OPTIMISTIC_FORCE_INCREMENT); 
    ..
}

悲观锁

在悲观锁的情况下，JPA创建一个事务，该事务获得数据的锁，直到事务完成为止。这样可以防止在释放锁之前其他事务对实体进行任何更新。

当数据经常被多个事务访问和修改时，悲观锁定非常有用。

请记住，如果实体不易于频繁修改，则使用悲观锁定可能会导致应用性能下降。

悲观锁模式

JPA提供了三种悲观锁模式：PESSIMISTIC_READ、PESSIMISTIC_FORCE_INCREMENT 和 PESSIMISTIC_WRITE。

PESSIMISTIC_READ 获得数据的共享锁，防止更新或删除数据。其他事务可能会在锁定期间读取数据，但将无法修改或删除数据。

PESSIMISTIC_WRITE 获得数据的排他锁，防止读取、更新或删除数据。

PESSIMISTIC_FORCE_INCREMENT 和PESSIMISTIC_WRITE一样，另外增加@Version属性的值。

User user = entityManager.find(User.class,id);
entityManager.lock(user, LockModeType.PESSIMISTIC_WRITE);
user.getOrders().forEach(order -> { orderRepository.delete(order); }); 
...

如果无法获得悲观锁，则将导致事务回滚，并且将引发PessimisticLockException。但是，如果锁定数据失败不会导致事务回滚，则将抛出LockTimeoutException。

结论

根据您的应用需求，选择正确的锁定策略并仅在必要时应用锁定策略。