.NET：“事务、并发、并发问题、事务隔离级别、锁”小议，重点介绍：“事务隔离级别"如何影响 “锁”？

备注

我们知道事务的重要性，我们同样知道系统会出现并发，而且，一直在准求高并发，但是多数新手（包括我自己）经常忽略并发问题（更新丢失、脏读、不可重复读、幻读），如何应对并发问题呢？和线程并发控制一样，我们采用锁（乐观锁和悲观锁），大多数场景我们不需要直接管理锁，而是使用有更高语义的事务隔离级别来控制并发问题。

关于事务、事务隔离级别如何应对并发问题的文章我之前有过介绍，可以参考如下文章：.NET：脏读、不可重复读和幻读测试。

本文重点说一下：事务隔离级别如何影响锁？

事务隔离级别如何影响锁？

这里大家只需知道两种锁：共享锁和排它锁，如果拿多线程相关的锁来类比的话，共享锁和排它锁共同构成了：ReadWriteLockSlim，共享锁是读取锁，排它锁是修改锁。一个资源只能拥有一个排他锁，但是可以拥有多个共享锁，而且共享锁和排它锁是互斥的，即：一个资源同时只能拥有一种锁。

事务隔离级别不会影响排它锁，修改资源的 SQL 会给资源加排它锁，直到事务提交排它锁才会释放，如果此时有其它事务尝试读取修改的资源，读取会被挂起，因为排它锁是互斥的（使用了读未提交隔离级别的事务除外）。事务隔离级别会影响共享锁，如：是否需要共享锁？拥有共享锁多长时间？锁定多大粒度的资源？下面我们看几个具体的例子。

更新丢失（最后一个覆盖前面的修改）

代码

        private static void Test8()
        {
            using (var con = new SqlConnection(CONNECTION_STRING))
            {
                con.Open();
                var cmd = new SqlCommand("delete from Users", con);
                cmd.ExecuteNonQuery();

                cmd = new SqlCommand("insert into Users values (N'段光伟1')", con);
                cmd.ExecuteNonQuery();
            }

            for (var i = 0; i < 5; i++)
            {
                Task.Factory.StartNew((state) =>
                {
                    using (var ts = new TransactionScope(TransactionScopeOption.RequiresNew, new TransactionOptions { IsolationLevel = System.Transactions.IsolationLevel.ReadCommitted }))
                    {
                        using (var con = new SqlConnection(CONNECTION_STRING))
                        {
                            con.Open();

                            var index = (int)state + 1;
                            var padding = new String(' ', (index - 1) * 3);

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始读取", padding, index));
                            var cmd = new SqlCommand("select top 1 * from Users", con);
                            cmd.ExecuteReader().Close();

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始休眠", padding, index));
                            System.Threading.Thread.Sleep(1000 * ((int)state + 1));

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始修改", padding, index));
                            cmd = new SqlCommand("update Users set Name = N'段光宇" + state + "'", con);
                            cmd.ExecuteNonQuery();
                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：完成修改", padding, index));
                        }

                        ts.Complete();
                    }
                }, i).ContinueWith((t) =>
                {
                    Console.WriteLine(t.Exception.InnerException.Message);
                }, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
            }

            Console.ReadLine();
        }

输出

说明

此时会出现这种问题是因为：事务中的读取虽然会使用共享锁，但是共享锁在读取完成之后立即释放，不会等到事务提交后才释放，我们可以使用 SQL（注意看下面的 select 语句的变化） 延长共享锁的持有时间，如下：

代码

        private static void Test9()
        {
            using (var con = new SqlConnection(CONNECTION_STRING))
            {
                con.Open();
                var cmd = new SqlCommand("delete from Users", con);
                cmd.ExecuteNonQuery();

                cmd = new SqlCommand("insert into Users values (N'段光伟1')", con);
                cmd.ExecuteNonQuery();
            }

            for (var i = 0; i < 5; i++)
            {
                Task.Factory.StartNew((state) =>
                {
                    using (var ts = new TransactionScope(TransactionScopeOption.RequiresNew, new TransactionOptions { IsolationLevel = System.Transactions.IsolationLevel.ReadCommitted }))
                    {
                        using (var con = new SqlConnection(CONNECTION_STRING))
                        {
                            con.Open();

                            var index = (int)state + 1;
                            var padding = new String(' ', (index - 1) * 3);

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始读取", padding, index));
                            var cmd = new SqlCommand("select top 1 * from Users(holdlock)", con);
                            cmd.ExecuteReader().Close();

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始休眠", padding, index));
                            System.Threading.Thread.Sleep(1000 * ((int)state + 1));

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始修改", padding, index));
                            cmd = new SqlCommand("update Users set Name = N'段光宇" + state + "'", con);
                            cmd.ExecuteNonQuery();
                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：完成修改", padding, index));
                        }

                        ts.Complete();
                    }
                }, i).ContinueWith((t) =>
                {
                    Console.WriteLine(t.Exception.InnerException.Message);
                }, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
            }

            Console.ReadLine();
        }

输出

说明

我们为 select 语句采用了 (holdlock) 后缀，这回导致共享锁直到事务提交才会释放，好无疑问，这回导致死锁，系统会选择一个胜利者，其它的都作为牺牲品。

使用可重复读隔离级别延长共享锁的持有时间

上面我们手工采用 SQL 来延长了共享锁的持有时间，这里演示另外一种方式。

代码

        private static void Test10()
        {
            using (var con = new SqlConnection(CONNECTION_STRING))
            {
                con.Open();
                var cmd = new SqlCommand("delete from Users", con);
                cmd.ExecuteNonQuery();

                cmd = new SqlCommand("insert into Users values (N'段光伟1')", con);
                cmd.ExecuteNonQuery();
            }

            for (var i = 0; i < 5; i++)
            {
                Task.Factory.StartNew((state) =>
                {
                    using (var ts = new TransactionScope(TransactionScopeOption.RequiresNew, new TransactionOptions { IsolationLevel = System.Transactions.IsolationLevel.RepeatableRead }))
                    {
                        using (var con = new SqlConnection(CONNECTION_STRING))
                        {
                            con.Open();

                            var index = (int)state + 1;
                            var padding = new String(' ', (index - 1) * 3);

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始读取", padding, index));
                            var cmd = new SqlCommand("select top 1 * from Users", con);
                            cmd.ExecuteReader().Close();

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始休眠", padding, index));
                            System.Threading.Thread.Sleep(1000 * ((int)state + 1));

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始修改", padding, index));
                            cmd = new SqlCommand("update Users set Name = N'段光宇" + state + "'", con);
                            cmd.ExecuteNonQuery();
                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：完成修改", padding, index));
                        }

                        ts.Complete();
                    }
                }, i).ContinueWith((t) =>
                {
                    Console.WriteLine(t.Exception.InnerException.Message);
                }, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
            }

            Console.ReadLine();
        }

输出

说明

使用事务隔离级别来控制共享锁的持有时间，会影响整个事务内的所有读取。

一种避免死锁的方式

上面大家看到了死锁的发生，我们可以采用乐观锁 + 重试来避免这种情况，当然也可以采用另外一种数据库锁：更新锁（注意 select 语句的变化）。

代码

        private static void Test11()
        {
            using (var con = new SqlConnection(CONNECTION_STRING))
            {
                con.Open();
                var cmd = new SqlCommand("delete from Users", con);
                cmd.ExecuteNonQuery();

                cmd = new SqlCommand("insert into Users values (N'段光伟1')", con);
                cmd.ExecuteNonQuery();
            }

            for (var i = 0; i < 5; i++)
            {
                Task.Factory.StartNew((state) =>
                {
                    using (var ts = new TransactionScope(TransactionScopeOption.RequiresNew, new TransactionOptions { IsolationLevel = System.Transactions.IsolationLevel.ReadCommitted }))
                    {
                        using (var con = new SqlConnection(CONNECTION_STRING))
                        {
                            con.Open();

                            var index = (int)state + 1;
                            var padding = new String(' ', (index - 1) * 3);

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始读取", padding, index));
                            var cmd = new SqlCommand("select top 1 * from Users(updlock)", con);
                            cmd.ExecuteReader().Close();

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始休眠", padding, index));
                            System.Threading.Thread.Sleep(1000 * ((int)state + 1));

                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：开始修改", padding, index));
                            cmd = new SqlCommand("update Users set Name = N'段光宇" + state + "'", con);
                            cmd.ExecuteNonQuery();
                            Console.WriteLine(string.Format("{0}第{1}次：完成修改", padding, index));
                        }

                        ts.Complete();
                    }
                }, i).ContinueWith((t) =>
                {
                    Console.WriteLine(t.Exception.InnerException.Message);
                }, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
            }

            Console.ReadLine();
        }

输出

说明

修改锁会阻塞其它更新锁的获取，因此所有任务都串行化了。

备注

最后补充一点，如果采用可串行化隔离级别，共享锁不只会延长锁定时间，锁对应的资源的粒度也会变大（锁表）。

从此不再迷茫，感觉入门了。