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姚文老師 · 更新于 2020-05-13

Hibernate 性能之隔離機制

1. 前言

事務(wù)有 4 大特性，其隔離性尤其重要，沒有良好的隔離性就相當于你可以隨意出入鄰居家。不能保證數(shù)據(jù)的完整性。

每一種隔離機制都有自己使用的真實場景。

本節(jié)課探討一下 Hibernate 中是如何進行隔離設(shè)置的。通過本節(jié)課程的學習，你將了解到：

  • Hibernate 中如何設(shè)置隔離級別；
  • 悲觀鎖和樂觀鎖的比較。

2. Hibernate 中的隔離機制

如前面課程所述，隔離機制能保證事務(wù)之間的良好秩序，但是，太嚴格的隔離機制會讓事務(wù)之間產(chǎn)生時間上的等待或延遲，也就是說并發(fā)性弱。

太松散的隔離機制，雖然可以增加并發(fā)性，但可能會產(chǎn)生事務(wù)之間的數(shù)據(jù)臟讀等一系列不希望出現(xiàn)的事情。

有時，純粹地依靠 JDBC 提供的 4 種隔離機制很難做到隔離的優(yōu)雅性，所以，一般采用 讀取已提交 或者 更低的事務(wù)隔離級別，再配合各種并發(fā)訪問控制策略來達到并發(fā)事務(wù)控制的目的。

Hibernate 中如何設(shè)置隔離機制？

這個問題很簡單，你要做的就是在 Hibernate 主配置文件中添加如下信息：

<property name="connection.isolation">2</property>

這里的 2 是什么意思？

是這樣的，Hibernate 使用 1 、2 、4 、8 這幾個數(shù)字分別代表 4 種隔離機制。

  • 8 - Serializable 串行化；
  • 4 - Repeatable Read 可重復(fù)讀；
  • 2 - Read Commited 可讀已提交；
  • 1 - Read Uncommited 可讀未提交。

使用數(shù)字有幾個好處，畢竟不用記那么一長串字符串，最主要的是，這幾個數(shù)字可以換算成 二進制中的 0001、0010、0100、1000?？梢灾苯油ㄟ^二進制位運算的方式進行權(quán)限控制。

設(shè)置就是這么簡單，但是，這還不夠。

剛說過， 最好再配合并發(fā)控制策略。

那么， Hibernate 提供了怎樣的 策略，告訴你，有 2 種 “鎖” 機制：

  • 樂觀鎖；
  • 悲觀鎖。

你是喜歡先苦后甜還是先甜后苦了，我喜歡先苦后甜。好吧，先講解什么是悲觀鎖。

3. 悲觀鎖 Pessimistic Locking

悲觀地認為并發(fā)的事務(wù)時時會發(fā)生，總是擔心隔離機制不能很好的保證事務(wù)之間的安全性。

  • 基本思想就是當一個事務(wù)讀取某一條記錄后，就會把這條記錄鎖住，如果其它的事務(wù)要想更新，必須等以前的事務(wù)提交或者回滾解除鎖；
  • 悲觀鎖的實現(xiàn)，一般依靠數(shù)據(jù)庫提供的鎖機制。

只有數(shù)據(jù)庫層提供的鎖機制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問的排他性，否則，即使在系統(tǒng)中實現(xiàn)了加鎖機制，也無法保證外部系統(tǒng)不會修改數(shù)據(jù)。

SQL 的 select 語句中有一個 for 語法關(guān)鍵字：

SELECT * from  student where stuName='Hibernate' for UPDATE

其作用就是鎖定這條記錄，當前事務(wù)沒有結(jié)束之前，其它的事務(wù)不能在這條記錄上進行數(shù)據(jù)更新操作。

Hiberntae 實現(xiàn)悲觀鎖

前面我們使用過 Session 的 get（）方法，大家還記得是怎么用的嗎？

stu = (Student) session.get(Student.class, new Integer(1));

其實這個方法還可以傳遞第三個參數(shù)，好吧，先看一下方法的原型：

public Object get(Class clazz, Serializable id, LockOptions lockOptions);

LockOptions 類本質(zhì)是對 LockMode 枚舉類型的高級封裝，提供了幾種鎖的使用：

  • 無鎖的機制，Transaction 結(jié)束時，切換到此模式；

hibernate 內(nèi)部使用。

public static final LockOptions NONE = new LockOptions(LockMode.NONE);
  • 查詢的時候，Hibernate 自動獲取鎖；

hibernate 內(nèi)部使用。

public static final LockOptions READ = new LockOptions(LockMode.READ);
  • 利用數(shù)據(jù)庫的 for update 子句加鎖（Select * from 表 for update），通過此選項實現(xiàn)悲觀鎖。
public static final LockOptions UPGRADE = new LockOptions(LockMode.UPGRADE);

悲觀鎖在實際生產(chǎn)環(huán)境中使用頻率并不高，限制了并發(fā)的發(fā)生率，降低了程序的響應(yīng)速度。

編寫一個簡單的測試實例：

  1. 第一個事務(wù)，查詢加鎖，使用 Thread.sleep（）模擬事務(wù)操作時長；

模擬時間不要太長，如果長時間不釋放鎖，其它等待事務(wù)會拋出等待超時異常。

stu = (Student) session.get(Student.class, new Integer(1), LockOptions.UPGRADE);
Thread.sleep(30000);
transaction.commit();
System.out.println("-----------第一個事務(wù)結(jié)束-----------");

執(zhí)行此實例，查看控制臺輸出信息，查詢語句上添加了 for update，在模擬時長內(nèi)事務(wù)沒有結(jié)束。

Hibernate: 
    select
        student0_.stuId as stuId1_1_0_,
        student0_.classRoomId as classRoo5_1_0_,
        student0_.stuName as stuName2_1_0_,
        student0_.stuPassword as stuPassw3_1_0_,
        student0_.stuSex as stuSex4_1_0_ 
    from
        Student student0_ 
    where
        student0_.stuId=? for update
  1. 第二個事務(wù)，進行查詢、更新操作，此事務(wù)并不能馬上更新成功，只有等待第一個事務(wù)結(jié)束后才能成功。
 stu = (Student) session.get(Student.class, new Integer(1));
 System.out.println("-------------更新-------------");
 stu.setStuName("Hibernate 01");
 transaction.commit();
 System.out.println("--------------更新成功-----------");

悲觀鎖的實現(xiàn)很簡單，也很好理解，無非就是我用時你不能用的問題。

4. 樂觀鎖

樂觀是一種積極的解決問題的態(tài)度。

所謂樂觀鎖認為系統(tǒng)中的事務(wù)并發(fā)更新不會很頻繁，即使沖突了也沒事，大不了重新再來一次。

  1. 基本思想：

每次提交一個事務(wù)更新時，查看要修改的數(shù)據(jù)從上次讀取以后有沒有被其它事務(wù)修改過，如果修改過，那么更新就會失敗。

  1. 實現(xiàn)方案：

在實體中增加一個版本控制字段，每次事務(wù)更新后就將版本 (Version) 字段的值加 1。

Tips： 樂觀鎖本質(zhì)就是版本控制管理的實現(xiàn)，記錄的每一次更新操作都會以版本遞增的方式進行記錄。

一個事務(wù)在更新之前，先獲取記錄的當前版本號，更新時，如果版本還是最新的則可以更新，否則說明有事務(wù)比你先更新，則需要放棄。或者重新查詢到最新版本信息后再更新。

所以，在樂觀鎖的實現(xiàn)中，沖突是常態(tài)。

  1. 實現(xiàn)過程：

在學生實體類中添加新屬性，用來記錄每次更新的版本號。

public class Student implements Serializable {
//省略…… 
@Version
private Long version;
//省略…… 
｝

stu = (Student) session.get(Student.class, new Integer(1));
System.out.println("當前版本號："+stu.getVersion);
//模擬延遲，如果在這個時間內(nèi)有其它事務(wù)進行了更新操作，此事務(wù)的更新不會成功
Thread.sleep(30000);
stu.setStuName("Hibernate");
transaction.commit();

好了，悲觀也好，樂觀也好，只是一種解決問題的態(tài)度。對于這兩種態(tài)度，咱們要總結(jié)一下。

樂觀鎖：

優(yōu)勢：性能好，并發(fā)性高。

缺點：用戶體驗不好，可能會出現(xiàn)高高興興去更新，卻告知已經(jīng)有人捷足先登了。

悲觀鎖：

優(yōu)勢：鎖住記錄為我所用，沒修改完成之前，其他事務(wù)只能瞪眼瞧著，時間雖然延遲，至少心里有底。

缺點：并發(fā)性不好，性能不高。

Hibernate 的其它性能優(yōu)化：

  1. 隨時使用 Session.clear（）及時清除 Session 緩存區(qū)的內(nèi)容；

  2. 1+N 問題 ( 一條 SQL 語句能解決的問題用了很多條 SQL 語句來實現(xiàn)) ；

    • 使用 Criteria 查詢可以解決這個問題；

    • Lazy 加載：需要時，使用 get（） 方法發(fā)出 SQL 語句。

    • 使用類似于 from Student s left join s.classRoom c 的關(guān)聯(lián)查詢語句。

  3. 緩存使用：在對象更新、刪除、添加相對于查詢要少得多時， 二級緩存的應(yīng)用將不怕 n+1 問題，因為即使第一次查詢很慢，之后直接緩存命中也是很快的，剛好又利用了 n+1。

5. 小結(jié)

性能優(yōu)化顯然是一個不輕松、但又絕對不能忽視的話題。本節(jié)課程和大家講解了在 Hibernate 是如何處理事務(wù)隔離的，在隔離機制的基礎(chǔ)上，結(jié)合樂觀鎖或悲觀鎖更好地解決這個問題。

希望我們以樂觀的態(tài)度看待我們的生活、學習以及未來！