MySQL中樂觀鎖扣減庫存原理是什麼

1 基礎

在電商系統中扣減庫存是一步非常關鍵的操作，例如秒殺系統中一定要防止超賣情況出現，如果商家設定了100件庫存但是最後賣出1000件，這樣就會產生資金損失。在扣減庫存時一般使用如下語句：

udpate goods set stock = stock - #{acquire} 
where sku_id = #{skuId} and stock - #{acquire} >= 0

讓我們分析這句話如何有效防止庫存超售，以便保護庫存資源。在本文的示範中，我們採用MySQL Innodb引擎，隔離等級設為可重複讀取。

1.1 共享鎖定與排它鎖

共享鎖定（share Lock）又稱為讀鎖，實現共享鎖定語句如下：

select lock in share mode

排它鎖（exclusive Lock）又被稱為寫鎖，實現排它鎖語句如下：

select for update
update
delete
insert

共享鎖與排它鎖相容關係如下表：

我們透過實例分析上述相容關係，先建立測試表並寫入測試資料：

CREATE TABLE `test_account` (
  `id` bigint(20) NOT NULL,
  `name` varchar(20) DEFAULT NULL,
  `account` bigint(20) DEFAULT NULL,
  `version` bigint(20) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

insert  into `test_account`(`id`,`name`,`account`,`version`) values (1,'A',100,1);
insert  into `test_account`(`id`,`name`,`account`,`version`) values (2,'B',200,1);
insert  into `test_account`(`id`,`name`,`account`,`version`) values (3,'C',300,1);

(1) 讀讀相容

共用鎖定與共用鎖定之間相容，在如下實例中session1在t3時刻，session2在t4時刻執行查詢均可以取得預期結果：

(2) 讀寫互斥

共享鎖定與排它鎖之間互斥，在如下實例中session1在t3時刻加上共享鎖，可以正確讀取結果，但是session2在t4時刻嘗試加排它鎖，但是此時鎖被session1佔有，session2需要等待，當session1長時間不釋放鎖定時，session2拋出鎖定逾時異常：

(3) 寫寫互斥

排它鎖與排它鎖之間互斥，在如下實例中session1在t3時刻加排它鎖，可以正確讀取結果，但是session2在t4時刻嘗試加排它鎖，但是此時鎖被session1佔有，session2需要等待，當session1長時間不釋放鎖時，session2拋出鎖定超時異常：

1.2 目前讀與快照讀取

MySQL Innodb儲存引擎實作基於多版本並發控制協定MVCC，在MVCC並發控制中讀取操作可以分成快照讀取與目前讀取。

快照讀取不需要加鎖，讀取的是記錄可見版本，有可能是歷史版本。類比訂單快照，即使用戶下單後商品價格變化，訂單快照仍保持不變。實作目前讀語句如下：

select

為了讀取最新版本的記錄時不被其它事務修改，需要對目前記錄進行加鎖。實作目前讀語句如下：

select lock in share mode
select for update
update
delete
insert

我們透過一個實例分析快照讀和目前讀，session2在t4時刻修改記錄並在t5時刻提交，session1在t6時刻進行了快照讀，讀取的是本事務開始時結果100，在t7時刻進行了當前讀，讀取的是記錄最新版本結果101：

當前讀流程是怎麼樣的呢？我們以update為例進行分析目前讀取流程：

第一次程式實例發出目前讀取請求，儲存引擎傳回符合where條件的第一筆記錄並加鎖，程式實例再發出更新請求，儲存引起操作完成回應成功。依序執行直到所有滿足where條件記錄執行完成為止。

這裡我們做一些引申，RR層級提供了兩種機制避免幻讀問題：第一種方式是快照讀，讀取的是目前事務開啟時的快照。一種針對目前讀取的方法是使用Next-Key Lock機制來防止幻讀。

2 樂觀鎖定原理

我們透過一個問題將上述知識整合起來：有兩個執行緒在同一時刻執行如下語句，請問id=1這條記錄account值會不會成功扣減兩次？

update test_account set account = account - 100, version = version + 1 
where id = 1 and version = 1

上述語句使用了樂觀鎖，我們知道樂觀鎖就是對資源進行保護的，所以答案是不會扣減兩次，但是不能就此止步，需要結合第一章節知識進行進一步分析：

t2時刻session1和session2同時執行update操作，由於update會加排它鎖，所以兩者只能有一個成功：session1成功，session2阻塞等待排它鎖釋放。

t3時刻session1提交事務釋放排它鎖，此時session2獲取到鎖進行當前讀，但是此時id=1記錄version值已經變成了2，執行語句已經查詢不到待更新數據，所以沒有記錄發生更新。

3 扣減庫存原理

如果理解了第二章節樂觀鎖原理，那麼扣減庫存原理已經顯而易見，我們假設商品只剩下1件庫存，如果兩個線程同時執行扣減庫存，會發生超賣的情況嗎？

t2時刻session1和session2同時執行updatek扣減庫存，由於update會加排它鎖，所以兩者只能有一個成功：session1成功，session2阻塞等待排它鎖釋放。

t3時刻session1提交事務釋放排它鎖，此時session2獲取到鎖進行當前讀，但是此時商品1庫存已經變為0，已經不滿足（where stock - 1 >= 0）條件，執行語句已經查詢不到待更新數據，所以沒有記錄發生更新。

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