Flask使用SQLAlchemy添加悲观锁和乐观锁

什么是悲观锁和乐观锁？

悲观锁：假设在访问数据时会发生冲突，因此在访问数据前，先锁住数据。在锁被释放之前，其他事务无法访问此数据。是属于数据库中的一种互斥锁机制

乐观锁：假设在访问数据时冲突较少，因此不会锁住数据，而是在提交更新时检查是否有冲突。如果检测到冲突，则放弃更新。但是乐观锁并非真正的数据库锁。

2种锁都是数据库在应对并发操作时，防止出现资源抢夺的，基于不同人生观所实现2种解决方案。

定义数据模型

定义一个简单的Item模型，它包含一个name字段和一个version字段。version字段用于实现乐观锁。

class Item(db.Model):
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    name = db.Column(db.String(50))
    version = db.Column(db.Integer, default=0)

悲观锁的实现

悲观锁通过在查询时锁住行来实现。SQLAlchemy提供了with_lockmode方法来实现这一点。在SQLite中，悲观锁的实现有些限制，所以我们通常在支持行级锁的数据库（如PostgreSQL、MySQL）中使用它。

@app.route('/update_item_pessimistic/<int:item_id>', methods=['POST'])
def update_item_pessimistic(item_id):
    item = db.session.query(Item).with_for_update().filter_by(id=item_id).first()
    if item:
        # 执行更新操作
        item.name = 'New Name'
        db.session.commit()
        return 'Item updated successfully with pessimistic lock', 200
    return 'Item not found', 404

在上述代码中，使用with_for_update方法锁住了指定的行，确保在事务提交前，其他事务无法修改这行数据。

乐观锁的实现

乐观锁通过在更新时检查版本号是否变化来实现。如果版本号发生变化，说明有其他事务在此期间修改了数据，我们应当放弃更新。

@app.route('/update_item_optimistic/<int:item_id>', methods=['POST'])
def update_item_optimistic(item_id):
    item = db.session.query(Item).filter_by(id=item_id).first()
    if item:
        original_version = item.version
        item.name = 'New Name'
        item.version += 1

        try:
            db.session.commit()
            return 'Item updated successfully with optimistic lock', 200
        except SQLAlchemyError:
            db.session.rollback()
            return 'Update failed due to concurrent modification', 409
    return 'Item not found', 404

在上述代码中，在更新前记录当前版本号，并在更新时将版本号+1。提交时，如果发现版本号不匹配，SQLAlchemy会抛出异常，我们回滚事务并返回冲突错误。

使用场景

悲观锁适用于以下场景：

• 数据库并发写操作频繁，冲突概率高。
• 数据修改时需要保持数据的一致性和完整性。
• 需要避免脏读、幻读等并发问题。

乐观锁适用于以下场景：

• 读多写少的场景，数据冲突较少。
• 允许重试更新操作。
• 不希望锁住数据，允许其他事务并发读取。

拓展

举例：双11活动，商城里面id=5的商品的库存num=10了，现在我们要基于乐观锁和悲观锁来解决下单过程中，出现的资源抢夺现象，避免出现超卖（商品数量不能为负数）。

乐观锁：
---> begin;  开启事务
---> 先查看库存，记录当前库存 original_num=10
---> 进行下单操作，买6件 
---> 付款
---> 扣除库存 update from goods set num=num-6 where num=original_num and id=5;  # 增加更新条件，判断库存是否还是原来
       如果执行成功，则表示没有人抢，购买成功
---> commit;
       如果执行失败，则表示已经有人先抢购
---> rollback;


悲观锁：
---> begin; 开启事务
---> 先给id=5的数据，加锁 select * from goods where id=5 for update;
---> 进行下单操作，买6件
---> 付款
---> 扣除库存 update from goods set num=num-6 where id=5;
---> 执行成功解锁
---- commit; 提交事务 """

悲观锁的问题

1. 提前锁定数据，形成串行化，形成阻塞，不利于性能发挥，不适用高并发场景。
2. 悲观锁只能保证数据的一致性，不能保证脏数据的出现 乐观锁的出现就是为了解决悲观锁的问题。

作者：何如薄倖錦衣郎
链接：https://juejin.cn/post/7384636994981937190