企业应用架构模式学习笔记（并发）

 

第五章：并发

并发——企业应用致命杀手。

事务——简化企业应用开发，控制并发。

离线并发（offline concurrency）：多数据库事务中数据操作的并发控制。

并发本质问题：

1、更新丢失（Lost updates）：

2、不一致读（inconsistent read）

要在正确性与并发处理能力的灵活性之间寻找平衡。

进程：重量级执行语境，将正在处理的内部数据与外部隔离开。

线程：轻量级活跃执行单元，一个单独进程里可以有多个活跃线程。

注意：线程是共享内存的，可能导致并发问题。

 

服务器处理模式：

1、只有一个进程，每次处理一个请求。

优点：避免出现并发问题。

缺点：处理能力非常弱。

2、每个请求分配一个独立的进程。

优点：同样可以避免出现并发问题。

缺点：创建进程的开销非常大，严重减低服务器性能。

3、只有一个进程，为每个请求分配一个独立的线程。

优点：大大增加服务器的处理能力。

缺点：可能会出现并发问题，需要较高的技能。

 

事务：数据库操作执行语境。

1、系统事务：应用程序与数据库之间的事务。

2、业务事务：用户与应用程序之间的事务。

 

并发问题解决方法：

1、隔离（isolation）：划分数据，使得每一片数据都只能被一个执行单元访问。

最佳实践：找到各种创建隔离区的办法，并且保证在每个隔离区里能够完成仅可能多的任务。

注意：隔离只能减小错误发生的机率，但不能完全避免。

2、不变性（immutability）：只有在共享数据可以修改的情况下，才会出现并发问题。

 

并发控制策略：

1、乐观并发控制（乐观锁策略）：用于冲突检测，不能避免冲突。

优点：提高系统性能和可用性。

缺点：不能控制并发，当出现并发时很难处理。

2、悲观并发控制（悲观锁策略）：用于冲突避免。

优点：可以控制并发。

缺点：严重降低系统性能和可用性。

选择标准：冲突的频率与严重性。

乐观锁通常将冲突检测建立在数据的某种版本标记上，可能是时间戳，也可能是顺序计数器。

 

读锁与写锁：

1、读锁（read lock）：也称共享锁，允许多个人对同一数据加锁，一旦有人获取读锁，其他人便不能获得写锁。

2、写锁（write lock）：也称排他锁，一旦有人得到了写锁，其他人便不能获得读锁或写锁。

 

死锁：

1、现象：两个锁资源互相等待，谁也不能释放。

2、原因：在已经得到锁的情况下希望得到更多的锁（或从读锁升级到写锁）。

3、防治：强制在工作开始的时候就获取所有的锁，之后不允许得到更多的锁。

4、处理：超时控制和检测机制。

超时控制：为每个锁都增加一个超时期限，容易实现，但在没有死锁的情况下可能因为持锁时间过长而失败。

检测机制：难于实现。

 

事务：

定义：

1、有边界的工作序列，开始和结束都有明确定义。

 2、所有相关资源在事务开始和结束时都保持一致。

属性：

1、原子性（Atomicity）：动作序列的每个步骤要么全部成功，要么全部回滚。

2、一致性（Consistency）：事务开始和结束时，系统资源必须处于一致状态。

3、隔离性（Isolation）：一个事务，直道提交之后，其结果才对其他事务可见。

4、持久性（Durability）：一个已提交事务的任何结果都必须是永久性的。

长事务：跨越多个请求的事务。

请求事务：请求开始时开启事务，请求结束时提交事务。可以处理最大的吞吐率。

延迟事务：只在修改数据时开启事务。不能控制并发，可能出现不一致读。

 

锁升级（lock escalation）：一个事务锁住了一个表的许多行，数据库无法处理那么多锁，只能将锁升级到锁住整个表。对并发有很大的影响。

 

隔离级别：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
可串行化（Serializable）	N	N	N
可重复读（Repeatable Read）	N	N	Y
读已提交（Read Committed）	N	Y	Y
读未提交（Read Uncommitted）	Y	Y	Y

 

选择事务的隔离级别要在灵活性和正确性之间做出权衡，在错误于性能之间取得折衷！

 

离线并发控制模式：

1、拆分成多个系统事务。

2、采用长事务。可伸缩性会受到损失。

3、乐观离线锁。在业务事务间使用乐观的并发控制机制。

优点：1、易于编程实现。

 2、提供最好的灵活性。

缺点：1、只有在提交事务时才能发现错误。

4、悲观离线锁。

优点：1、尽可能早的发现错误。

缺点：1、难于编程实现。

 2、降低系统灵活性。

5、粗粒度锁。以一组对象为单位管理并发。

6、隐含锁。