如何解决多进程或多线程并发的问题

如何解决多进程或多线程并发问题

有个问题：

一个进程开启事务对表的某一行做了修改，但还没有提交，另一个进程查询该行数据，获取到的是原始的，这时候上面的事物提交了，我再用这个原始数据的时候就有问题……

那我们该怎么解决这个问题呢？

解决多事务并发问题的方法有以下几种：

1、文件锁

如果对该表的更新或插入的操作，都会经过一个统一的文件，这种方式是可以解决的多进程并发的问题；

实现方式如下：

public static function cbInventoryReserve() {
        $LOCK_FILE_PATH = $_SERVER['DOCUMENT_ROOT']."wmsinventoryapi/inventory/InventoryReserve.php";
        $fp = fopen( $LOCK_FILE_PATH, "r" );
        if (!$fp) {
            die("Failed to open the lock file!");
        }
        flock ( $fp, LOCK_EX );
        
    //需要进行的操作
        $params = Flight::request()->getBody();
        $params = json_decode($params, true);
        if (! is_array($params) || empty($params)) {
            Flight::sendRouteResult(array("error_code" => "40002","error_info" => "params empty"));
        }
        $result = InventoryInventoryEngine::getInstance()->inventoryReserve($params);
        
        flock ( $fp, LOCK_UN );
        fclose ( $fp );
        Flight::sendRouteResult($result);
    }

　　函数说明  flock()会依参数operation所指定的方式对参数fd所指的文件做各种锁定或解除锁定的动作。此函数只能锁定整个文件，无法锁定文件的某一区域。

　　 参数  operation有下列四种情况:

　　 LOCK_SH 建立共享锁定。多个进程可同时对同一个文件作共享锁定。

　 LOCK_EX 建立互斥锁定。一个文件同时只有一个互斥锁定。

　 LOCK_UN 解除文件锁定状态。

　　 LOCK_NB 无法建立锁定时，此操作可不被阻断，马上返回进程。通常与LOCK_SH或LOCK_EX 做OR(|)组合。

　　 单一文件无法同时建立共享锁定和互斥锁定，而当使用dup()或fork()时文件描述词不会继承此种锁定。

　　 返回值  返回0表示成功，若有错误则返回-1，错误代码存于errno。

换言之：

使用共享锁LOCK_SH，如果是读取，不需要等待，但如果是写入，需要等待读取完成。

使用独占锁LOCK_EX，无论写入/读取都需要等待。

LOCK_UN，无论使用共享/读占锁，使用完后需要解锁。

LOCK_NB，当被锁定时，不阻塞，而是提示锁定。

为了更好的移植性，对于文件的打开与关闭我选择了fopen和fclose的组合，但flock的第一个参数要求的是int类型的文件描述符。这里对fopen返回的FILE类型的文件指针进行转换，转换为int型的文件描述符 （假设open函数返回的文件描述符为fd，而fopen返回的文件指针为*fp，则fd等价于fp->_fileno）.

2、序列化接口（对象序列化）

所有php里面的值都可以使用函数serialize()来返回一个包含字节流的字符串来表示。unserialize()函数能够重新把字符串变回php原来的值。 序列化一个对象将会保存对象的所有变量，但是不会保存对象的方法，只会保存类的名字。

<?php
// classa.inc:
  
  class A {
      public $one = 1;
    
      public function show_one() {
          echo $this->one;
      }
  }
  
// page1.php:

  include("classa.inc");
  
  $a = new A;
  $s = serialize($a);
  // 把变量$s保存起来以便文件page2.php能够读到
  file_put_contents('store', $s);

// page2.php:
  
  // 要正确了解序列化，必须包含下面一个文件
  include("classa.inc");

  $s = file_get_contents('store');
  $a = unserialize($s);

  // 现在可以使用对象$a里面的函数 show_one()
  $a->show_one();
?>

3、select *** for update

Select …forupdate语句是我们经常使用手工加锁语句。通常情况下，select语句是不会对数据加锁，妨碍影响其他的DML和DDL操作。同时，在多版本一致读机制的支持下，select语句也不会被其他类型语句所阻碍。

借助for update子句，我们可以在应用程序的层面手工实现数据加锁保护操作。

for update子句的默认行为就是自动启动一个事务，借助事务的锁机制将数据进行锁定。

开启一个事务使用for update

start transaction;

select sum(quantity) from ws_inventory_item where inventory_item_id=86 for update;

再开启另一个事务时，做update 操作的时，只能等待上面的事务，commit才能执行；

start transaction;

update ws_inventory_item set quantity = quantity + 1  where inventory_item_id = 86;

MySQL  使用 SELECT … FOR UPDATE 做事务写入前的确认

以MySQL 的InnoDB 为例，预设的 Tansaction isolation level 为 REPEATABLE READ，在 SELECT 的读取锁定主要分为两种方式:

SELECT … LOCK IN SHARE MODE
SELECT … FOR UPDATE

这两种方式在事务(Transaction) 进行当中SELECT 到同一个数据表时，都必须等待其它事务数据被提交(Commit)后才会执行。而主要的不同在于LOCK IN SHARE MODE 在有一方事务要Update 同一个表单时很容易造成死锁 。

简单的说，如果SELECT 后面若要UPDATE 同一个表单，最好使用 SELECT … UPDATE。

举个例子：假设商品表单products 内有一个存放商品数量的quantity ，在订单成立之前必须先确定quantity 商品数量是否足够(quantity>0) ，然后才把数量更新为1。

不安全的做法：

SELECT quantity FROM products WHERE id=3;
UPDATE products SET quantity = 1 WHERE id=3;

为什么不安全呢？

少量的状况下或许不会有问题，但是大量的数据存取「铁定」会出问题。

如果我们需要在 quantity>0 的情况下才能扣库存，假设程序在第一行 SELECT 读到的 quantity 是 2 ，看起来数字没有错，但是当MySQL 正准备要UPDATE 的时候，可能已经有人把库存扣成 0 了，但是程序却浑然不知，将错就错的 UPDATE 下去了。

因此必须透过的事务机制来确保读取及提交的数据都是正确的。

于是我们在MySQL 就可以这样测试：(注1)

1    SET AUTOCOMMIT=0;
2    BEGIN WORK;
3    SELECT quantity FROM products WHERE id=3 FOR UPDATE;

此时 products 数据中 id=3 的数据被锁住(注3)，其它事务必须等待此次事务提交后才能执行 SELECT * FROM products WHERE id=3 FOR UPDATE (注2)如此可以确保 quantity 在别的事务读到的数字是正确的。

1    UPDATE products SET quantity = '1' WHERE id=3 ;
2    COMMIT WORK;

提交(Commit)写入数据库，products 解锁。

注1：BEGIN/COMMIT 为事务的起始及结束点，可使用二个以上的MySQL Command 视窗来交互观察锁定的状况。

注2：在事务进行当中，只有SELECT … FOR UPDATE 或LOCK IN SHARE MODE 同一笔数据时会等待其它事务结束后才执行，一般SELECT … 则不受此影响。

注3：由于InnoDB 预设为Row-level Lock，数据列的锁定可参考这篇。

注4：InnoDB 表单尽量不要使用LOCK TABLES 指令，若情非得已要使用，请先看官方对于InnoDB 使用LOCK TABLES 的说明，以免造成系统经常发生死锁。

 

MySQL SELECT … FOR UPDATE 的 Row Lock 与 Table Lock

上面介绍过SELECT … FOR UPDATE 的用法，不过锁定(Lock)的数据是判别就得要注意一下了。由于InnoDB 预设是Row-Level Lock，所以只有「明确」地指定主键，MySQL 才会执行 Row lock (只锁住被选取的数据) ，否则MySQL 将会执行 Table Lock (将整个数据表单给锁住)。

举个例子:

假设有个表单products ，里面有id 跟name 二个栏位，id 是主键。

例1: (明确指定主键，并且有此数据，row lock)

 

     SELECT * FROM products WHERE id='3' FOR UPDATE;

例2: (明确指定主键，若查无此数据，无lock)

     SELECT * FROM products WHERE id='-1' FOR UPDATE;

例2: (无主键，table lock)

     SELECT * FROM products WHERE name='Mouse' FOR UPDATE;

例3: (主键不明确，table lock)

     SELECT * FROM products WHERE id<>'3' FOR UPDATE;

例4: (主键不明确，table lock)

     SELECT * FROM products WHERE id LIKE '3' FOR UPDATE;

注1: FOR UPDATE 仅适用于InnoDB，且必须在事务区块(BEGIN/COMMIT)中才能生效。

注2: 要测试锁定的状况，可以利用MySQL 的Command Mode ，开二个视窗来做测试。

 

4、事务隔离级别

如何解决多进程或多线程并发问题

本节转载，原文地址：http://singo107.iteye.com/blog/1175084

数据库事务的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read、Serializable，这四个级别可以逐个解决脏读、不可重复读、幻读这几类问题。

√: 可能出现    ×: 不会出现

	脏读	不可重复读	幻读
Read uncommitted	√	√	√
Read committed	×	√	√
Repeatable read	×	×	√
Serializable	×	×	×

注意：我们讨论隔离级别的场景，主要是在多个事务并发的情况下，因此，接下来的讲解都围绕事务并发。

Read uncommitted 读未提交

公司发工资了，领导把5000元打到singo的账号上，但是该事务并未提交，而singo正好去查看账户，发现工资已经到账，是5000元整，非常高兴。可是不幸的是，领导发现发给singo的工资金额不对，是2000元，于是迅速回滚了事务，修改金额后，将事务提交，最后singo实际的工资只有2000元，singo空欢喜一场。

出现上述情况，即我们所说的脏读，两个并发的事务，“事务A：领导给singo发工资”、“事务B：singo查询工资账户”，事务B读取了事务A尚未提交的数据。

当隔离级别设置为Read uncommitted时，就可能出现脏读，如何避免脏读，请看下一个隔离级别。

Read committed 读提交

singo拿着工资卡去消费，系统读取到卡里确实有2000元，而此时她的老婆也正好在网上转账，把singo工资卡的2000元转到另一账户，并在singo之前提交了事务，当singo扣款时，系统检查到singo的工资卡已经没有钱，扣款失败，singo十分纳闷，明明卡里有钱，为何......

出现上述情况，即我们所说的不可重复读，两个并发的事务，“事务A：singo消费”、“事务B：singo的老婆网上转账”，事务A事先读取了数据，事务B紧接了更新了数据，并提交了事务，而事务A再次读取该数据时，数据已经发生了改变。

当隔离级别设置为Read committed时，避免了脏读，但是可能会造成不可重复读。

大多数数据库的默认级别就是Read committed，比如Sql Server , Oracle。如何解决不可重复读这一问题，请看下一个隔离级别。

Repeatable read 重复读

当隔离级别设置为Repeatable read时，可以避免不可重复读。当singo拿着工资卡去消费时，一旦系统开始读取工资卡信息（即事务开始），singo的老婆就不可能对该记录进行修改，也就是singo的老婆不能在此时转账。

虽然Repeatable read避免了不可重复读，但还有可能出现幻读。

singo的老婆工作在银行部门，她时常通过银行内部系统查看singo的信用卡消费记录。有一天，她正在查询到singo当月信用卡的总消费金额（select sum(amount) from transaction where month = 本月）为80元，而singo此时正好在外面胡吃海塞后在收银台买单，消费1000元，即新增了一条1000元的消费记录（insert transaction ... ），并提交了事务，随后singo的老婆将singo当月信用卡消费的明细打印到A4纸上，却发现消费总额为1080元，singo的老婆很诧异，以为出现了幻觉，幻读就这样产生了。

注：Mysql的默认隔离级别就是Repeatable read。

Serializable 序列化

Serializable是最高的事务隔离级别，同时代价也花费最高，性能很低，一般很少使用，在该级别下，事务顺序执行，不仅可以避免脏读、不可重复读，还避免了幻像读。

 Mysql事务隔离级别设置方式

用户可以用SET TRANSACTION语句改变单个会话或者所有新进连接的隔离级别。它的语法如下：

SET [SESSION | GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE}

注意：默认的行为（不带session和global）是为下一个（未开始）事务设置隔离级别。如果你使用GLOBAL关键字，语句在全局对从那点开始创建的所有新连接（除了不存在的连接）设置默认事务级别。你需要SUPER权限来做这个。使用SESSION 关键字为将来在当前连接上执行的事务设置默认事务级别。 任何客户端都能自由改变会话隔离级别（甚至在事务的中间），或者为下一个事务设置隔离级别。