告别数据不一致！解锁缓存与数据库双写一致性策略秘诀

2023-06-19 13:30:37

缓存与数据库双写一致性策略：攻克分布式系统中的数据一致性难题

在分布式系统中，缓存与数据库双写一致性是保障数据完整性和可靠性的基石。本文将深入探讨三种经典的缓存与数据库双写一致性策略，帮助您了解其原理、优缺点，以及如何根据具体场景选择最适合的策略。

三大经典策略，保障数据一致性

乐观锁：并行操作，高并发

乐观锁是一种轻量级的一致性策略。其核心思想是基于这样的假设：大多数情况下，并发写操作不会发生冲突。在进行写操作时，乐观锁不会立即对数据加锁，而是先读取数据，然后在修改后才进行写入。在写入时，乐观锁会检查数据是否被其他事务修改过。如果数据已被修改，乐观锁将抛出异常，从而阻止当前事务继续执行。

乐观锁的优点在于实现简单，性能高，并发性好。但其缺点是可能导致脏读（读取到未提交的数据）和幻读（读取到已删除的数据）等数据一致性问题。

悲观锁：强锁机制，数据安全

悲观锁是一种更加严格的一致性策略。与乐观锁相反，悲观锁在进行写操作时会立即对数据加锁。只有当数据被成功加锁后，才能对其进行修改。一旦数据被加锁，其他事务就无法再修改该数据，直到当前事务释放锁。

悲观锁的优点是能有效保证数据的一致性，不会产生脏读或幻读等问题。但其缺点是实现复杂，性能低，并发性差。

版本控制：支持并发，数据恢复

版本控制是一种更加灵活的一致性策略。其核心思想是为每个数据项维护一个版本号。当数据被修改时，版本号也会随之增加。在进行写操作时，版本控制会先读取数据的当前版本号，然后在修改后才进行写入。在写入时，版本控制会检查数据是否已经被其他事务修改过。如果数据已被修改，版本控制将抛出异常，从而阻止当前事务继续执行。

版本控制的优点是可以保证数据的一致性，不会产生脏读或幻读等问题，并且支持并发写操作。但其缺点是实现复杂，性能比乐观锁低。

策略选择，根据场景定夺

每种一致性策略都有其独特的优缺点，在实际应用中，需要根据具体的业务场景来选择最合适的一致性策略。

乐观锁： 适用于读操作多，写操作少的场景，比如商品展示页面。

悲观锁： 适用于数据一致性要求高，并发写操作少的场景，比如银行转账系统。

版本控制： 适用于数据一致性要求高，并发写操作多的场景，比如电商购物网站的库存管理。

代码示例

乐观锁（使用 MySQL）

// 读操作
String sql = "SELECT balance FROM account WHERE id = ?";
PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);
stmt.setInt(1, id);
ResultSet rs = stmt.executeQuery();
long balance = rs.getLong("balance");

// 写操作
sql = "UPDATE account SET balance = ? WHERE id = ? AND balance = ?";
stmt = conn.prepareStatement(sql);
stmt.setLong(1, balance + 1);
stmt.setInt(2, id);
stmt.setLong(3, balance);
int rowsAffected = stmt.executeUpdate();

if (rowsAffected == 0) {
    // 数据已被其他事务修改，抛出异常
    throw new OptimisticLockingException();
}

悲观锁（使用 MySQL）

// 读操作
String sql = "SELECT balance FROM account WHERE id = FOR UPDATE";
PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(sql);
stmt.setInt(1, id);
ResultSet rs = stmt.executeQuery();
long balance = rs.getLong("balance");

// 写操作
sql = "UPDATE account SET balance = ? WHERE id = ?";
stmt = conn.prepareStatement(sql);
stmt.setLong(1, balance + 1);
stmt.setInt(2, id);
int rowsAffected = stmt.executeUpdate();

if (rowsAffected == 0) {
    // 数据已被其他事务修改，抛出异常
    throw new PessimisticLockingException();
}

版本控制（使用 Redis）

// 读操作
String key = "account:" + id;
Long version = redis.hget(key, "version");

// 写操作
Map<String, String> data = new HashMap<>();
data.put("balance", String.valueOf(balance + 1));
data.put("version", String.valueOf(version + 1));
redis.hmset(key, data);