解决SQLServer数据库乐观锁的新技巧-猿码集

1. 什么是乐观锁？

在多个线程或进程同时访问同一个资源时，乐观锁是一种用于协调访问的技术。它假设一般情况下访问不会发生冲突，因此允许并发访问，只有在实际访问中发生冲突时再进行调解。

在数据库中，乐观锁通常使用版本控制来实现。即每行数据都有一个版本号，每次更新数据时将版本号加1，当多个线程尝试更新同一行数据时，只有版本号匹配的线程可以更新数据，否则会抛出异常。

2. SQLServer数据库乐观锁实现原理

在SQLServer数据库中，乐观锁通常使用行版本号实现。

在表中添加一列rowversion，用于存储行版本号。每当对该行进行更新时，行版本号将自动递增，可以通过查询sys.fn_PhysLocFormatter函数来查看该行的版本号。

2.1 行版本号的获取

可以通过查询sys.fn_PhysLocFormatter函数来查看该行的版本号。

SELECT [KEYCOL1],[KEYCOL2],%%physloc%%, [rowversion] FROM [dbo].[MyTable]

其中：[KEYCOL1],[KEYCOL2]分别为该行的主键列。

2.2 使用行版本号实现乐观锁

在SQLServer中，实现乐观锁通常通过使用ROWVERSION和UPDATE语句来完成。

BEGIN TRANSACTION
DECLARE @rowversion bigint
SELECT @rowversion = [rowversion] FROM dbo.MyTable WHERE KeyCol = 'XXX'
-- 修改逻辑省略
UPDATE dbo.MyTable
   SET ...
 WHERE KeyCol='XXX' AND [rowversion]=@rowversion
IF @@ROWCOUNT = 0
BEGIN
    -- 冲突处理逻辑
    ROLLBACK TRANSACTION
    RAISERROR ('Concurrency exception: row has been updated', 16, 1);
END
COMMIT TRANSACTION

在该示例中，首先读取KeyCol='XXX'行的版本号，并将其存储在变量@rowversion中。然后进行修改操作。在提交修改时，使用UPDATE语句并添加WHERE [rowversion]=@rowversion条件，如果更新行数为0，则说明该行的版本号已经被其他事务修改过，需要进行异常处理。

3. 解决SQLServer数据库乐观锁的新技巧

虽然使用行版本号实现乐观锁在大多数情况下都可以正常工作，但是在某些情况下可能会出现问题。

3.1 某些更新操作不会递增行版本号

在SQLServer中，如果对于一行数据修改操作的结果并没有引起行数据的逻辑或物理变化，比如使用UPDATE语句将某列的值改为相同的值时，此时虽然SQLServer会将该行数据写入日志，但实际上并没有修改该行的版本号。

例如：

UPDATE [dbo].[MyTable]
   SET [DeptNo] = [DeptNo]
 WHERE [EmployeeID] = 1

在这个示例中，即使DeptNo的值没有发生变化，SQLServer也会将该行写入日志，但不会增加行版本号，因此如果此时同时有其他事务尝试同时更新相同的数据，将会导致乐观锁冲突。

3.2 经常长时间锁住数据行

在某些场景下，乐观锁可能会导致相同数据行被长时间锁住，因为每次查询数据都需要记录版本号和主键列，如果数据库中的数据行过多，将会很大程度上影响性能。

例如：

SELECT * FROM [dbo].[MyTable]

在这个示例中，如果表中有大量数据行，每次查询数据都需要记录版本号和主键列，将会增加大量的列和记录信息，对性能产生较大的影响。

3.3 使用内存缓存解决乐观锁冲突

针对上述问题，可以使用内存缓存来减少对数据库的访问，并解决乐观锁冲突。

在实现方面，可以定义一个缓存类，每次查询数据时先在缓存中查找该行数据，如果缓存中不存在该行数据，则从数据库中查询，并将数据行存储到缓存中。每次更新数据时，首先更新缓存中的数据，然后再将数据更新到数据库中。

这样，在缓存中更新数据时，即使多个事务同时更新同一行数据，也不会造成乐观锁冲突，因为缓存中的数据是在开启事务之前读取的，并且在事务提交之前更新到数据库中，其他事务无法访问到正在更新的数据行。

示例代码如下：

public class MyCache
{
    private Dictionary<string, MyData> _cache = new Dictionary<string, MyData>();
    private readonly object _lock = new object();
    public MyData QueryDataByKey(string key)
    {
        lock (_lock)
        {
            if (_cache.TryGetValue(key, out var data))
            {
                return data;
            }
            data = LoadDataFromDB(key);
            _cache[key] = data;
            return data;
        }
    }
    public void UpdateData(MyData data)
    {
        lock (_lock)
        {
            _cache[data.Key] = data;
            UpdateDataToDB(data);
        }
    }
    private MyData LoadDataFromDB(string key)
    {
        // 从数据库中查询数据并返回
    }
    private void UpdateDataToDB(MyData data)
    {
        // 更新数据到数据库中
    }
}

3.4 使用版本号异步更新缓存

使用缓存的方案虽然可以减少对数据库的访问，但同时也会带来一些新的问题，比如缓存和数据库之间的数据不一致问题。为了解决这个问题，可以使用版本号异步更新缓存。

具体实现方式是，在每次更新数据时，将数据行的版本号递增，并将版本号与数据一起更新到缓存和数据库中。然后启动一个异步线程，定期检查缓存中的数据行的版本号与数据库中的版本号是否一致，如果不一致则从数据库中重新读取数据行，并更新到缓存中。

示例代码如下：

public class MyCache
{
    private Dictionary<string, MyData> _cache = new Dictionary<string, MyData>();
    private readonly object _lock = new object();
    private readonly Timer _timer;
    public MyCache()
    {
        _timer = new Timer(60000); // 每隔60秒执行一次
        _timer.Elapsed += _timer_Elapsed;
        _timer.Start();
    }
    public MyData QueryDataByKey(string key)
    {
        lock (_lock)
        {
            if (_cache.TryGetValue(key, out var data))
            {
                return data;
            }
            data = LoadDataFromDB(key);
            _cache[key] = data;
            return data;
        }
    }
    public void UpdateData(MyData data)
    {
        lock (_lock)
        {
            data.Version++;
            _cache[data.Key] = data;
            UpdateDataToDB(data);
        }
    }
    private MyData LoadDataFromDB(string key)
    {
        // 从数据库中查询数据并返回
    }
    private void UpdateDataToDB(MyData data)
    {
        // 更新数据到数据库中
    }
    private void _timer_Elapsed(object sender, ElapsedEventArgs e)
    {
        lock (_lock)
        {
            foreach (var kvp in _cache)
            {
                var data = QueryDataByVersions(kvp.Key, kvp.Value.Version);
                _cache[kvp.Key] = data;
            }
        }
    }
    private MyData QueryDataByVersions(string key, long version)
    {
        // 根据版本号从数据库中查询数据并返回
    }
}

4. 结论

本文介绍了SQLServer数据库中乐观锁的实现原理以及存在的问题，并提出了使用内存缓存和版本号异步更新缓存的解决方案。这些方案可以有效地减少对数据库的访问，并且解决了因行版本号不变导致的乐观锁冲突问题。

解决SQLServer数据库乐观锁的新技巧