最近在用 Go 写业务的时碰到了并发更新数据的场景，由于该业务并发度不高，只是为了防止出现并发时数据异常。
所以自然就想到了乐观锁的解决方案。

实现

乐观锁的实现比较简单，相信大部分有数据库使用经验的都能想到。

  1. UPDATE `table` SET `amount`=100,`version`=version+1 WHERE `version` = 1 AND `id` = 1

需要在表中新增一个类似于 version 的字段，本质上我们只是执行这段 SQL，在更新时比较当前版本与数据库版本是否一致。
写了一个 gorm 乐观锁插件 - 图1
如上图所示：版本一致则更新成功，并且将版本号+1；如果不一致则认为出现并发冲突，更新失败。
这时可以直接返回失败，让业务重试；当然也可以再次获取最新数据进行更新尝试。

我们使用的是 gorm 这个 orm 库，不过我查阅了官方文档却没有发现乐观锁相关的支持，看样子后续也不打算提供实现。
写了一个 gorm 乐观锁插件 - 图2
不过借助 gorm 实现也很简单：

  1. type Optimistic struct {
  2.  Id      int64   `gorm:"column:id;primary_key;AUTO_INCREMENT" json:"id"`
  3.  UserId  string  `gorm:"column:user_id;default:0;NOT NULL" json:"user_id"` // 用户ID
  4.  Amount  float32 `gorm:"column:amount;NOT NULL" json:"amount"`             // 金额
  5.  Version int64   `gorm:"column:version;default:0;NOT NULL" json:"version"` // 版本
  6. }
  7. func TestUpdate(t *testing.T) {
  8.  dsn := "root:abc123@/test?charset=utf8&parseTime=True&loc=Local"
  9.  db, err := gorm.Open(mysql.Open(dsn), &gorm.Config{})
  10.  var out Optimistic
  11.  db.First(&out, Optimistic{Id: 1})
  12.  out.Amount = out.Amount + 10
  13.  column := db.Model(&out).Where("id", out.Id).Where("version", out.Version).
  14.   UpdateColumn("amount", out.Amount).
  15.   UpdateColumn("version", gorm.Expr("version+1"))
  16.  fmt.Printf("#######update %v line \n", column.RowsAffected)
  17. }

这里我们创建了一张 t_optimistic 表用于测试，生成的 SQL 也满足乐观锁的要求。
不过考虑到这类业务的通用性，每次需要乐观锁更新时都需要这样硬编码并不太合适。对于业务来说其实 version 是多少压根不需要关心，只要能满足并发更新时的准确性即可。
因此我做了一个封装，最终使用如下：

  1. var out Optimistic
  2. db.First(&out, Optimistic{Id: 1})
  3. out.Amount = out.Amount + 10
  4. if err = UpdateWithOptimistic(db, &out, nil, 0, 0); err != nil {
  5.   fmt.Printf("%+v \n", err)
  6. }
  • 这里的使用场景是每次更新时将 amount 金额加上 10。

这样只会更新一次，如果更新失败会返回一个异常。
当然也支持更新失败时执行一个回调函数，在该函数中实现对应的业务逻辑，同时会使用该业务逻辑尝试更新 N 次。

  1. func BenchmarkUpdateWithOptimistic(b *testing.B) {
  2.  dsn := "root:abc123@/test?charset=utf8&parseTime=True&loc=Local"
  3.  db, err := gorm.Open(mysql.Open(dsn), &gorm.Config{})
  4.  if err != nil {
  5.   fmt.Println(err)
  6.   return
  7.  }
  8.  b.RunParallel(func(pb *testing.PB) {
  9.   var out Optimistic
  10.   db.First(&out, Optimistic{Id: 1})
  11.   out.Amount = out.Amount + 10
  12.   err = UpdateWithOptimistic(db, &out, func(model Lock) Lock {
  13.    bizModel := model.(*Optimistic)
  14.    bizModel.Amount = bizModel.Amount + 10
  15.    return bizModel
  16.   }, 3, 0)
  17.   if err != nil {
  18.    fmt.Printf("%+v \n", err)
  19.   }
  20.  })
  21. }

以上代码的目的是：
将 amount 金额 +10，失败时再次依然将金额+10，尝试更新 3 次；经过上述的并行测试，最终查看数据库确认数据并没有发生错误。

面向接口编程

下面来看看具体是如何实现的；其实真正核心的代码也比较少：

  1. func UpdateWithOptimistic(db *gorm.DB, model Lock, callBack func(model Lock) Lock, retryCount, currentRetryCount int32) (err error) {
  2.  if currentRetryCount > retryCount {
  3.   return errors.WithStack(NewOptimisticError("Maximum number of retries exceeded:" + strconv.Itoa(int(retryCount))))
  4.  }
  5.  currentVersion := model.GetVersion()
  6.  model.SetVersion(currentVersion + 1)
  7.  column := db.Model(model).Where("version", currentVersion).UpdateColumns(model)
  8.  affected := column.RowsAffected
  9.  if affected == 0 {
  10.   if callBack == nil && retryCount == 0 {
  11.    return errors.WithStack(NewOptimisticError("Concurrent optimistic update error"))
  12.   }
  13.   time.Sleep(100 * time.Millisecond)
  14.   db.First(model)
  15.   bizModel := callBack(model)
  16.   currentRetryCount++
  17.   err := UpdateWithOptimistic(db, bizModel, callBack, retryCount, currentRetryCount)
  18.   if err != nil {
  19.    return err
  20.   }
  21.  }
  22.  return column.Error
  23. }

具体步骤如下：

  • 判断重试次数是否达到上限。
  • 获取当前更新对象的版本号，将当前版本号 +1。
  • 根据版本号条件执行更新语句。
  • 更新成功直接返回。
  • 更新失败 affected == 0 时，执行重试逻辑。
    • 重新查询该对象的最新数据，目的是获取最新版本号。
    • 执行回调函数。
    • 从回调函数中拿到最新的业务数据。
    • 递归调用自己执行更新，直到重试次数达到上限。

这里有几个地方值得说一下；由于 Go 目前还不支持泛型，所以我们如果想要获取 struct 中的 version 字段只能通过反射。
考虑到反射的性能损耗以及代码的可读性，有没有更”优雅“的实现方式呢？
于是我定义了一个 interface:

  1. type Lock interface {
  2.  SetVersion(version int64)
  3.  GetVersion() int64
  4. }

其中只有两个方法，目的则是获取 struct 中的 version 字段；所以每个需要乐观锁的 struct 都得实现该接口，类似于这样：

  1. func (o *Optimistic) GetVersion() int64 {
  2.  return o.Version
  3. }
  4. func (o *Optimistic) SetVersion(version int64) {
  5.  o.Version = version
  6. }

这样还带来了一个额外的好处：
写了一个 gorm 乐观锁插件 - 图3
一旦该结构体没有实现接口，在乐观锁更新时编译器便会提前报错，如果使用反射只能是在运行期间才能进行校验。
所以这里在接收数据库实体的便可以是 Lock 接口，同时获取和重新设置 version 字段也是非常的方便。

  1. currentVersion := model.GetVersion()
  2. model.SetVersion(currentVersion + 1)

类型断言

当并发更新失败时affected == 0，便会回调传入进来的回调函数，在回调函数中我们需要实现自己的业务逻辑。

  1. err = UpdateWithOptimistic(db, &out, func(model Lock) Lock {
  2.    bizModel := model.(*Optimistic)
  3.    bizModel.Amount = bizModel.Amount + 10
  4.    return bizModel
  5.   }, 2, 0)
  6.   if err != nil {
  7.    fmt.Printf("%+v \n", err)
  8.   }

但由于回调函数的入参只能知道是一个 Lock 接口，并不清楚具体是哪个 struct，所以在执行业务逻辑之前需要将这个接口转换为具体的 struct。
这其实和 Java 中的父类向子类转型非常类似，必须得是强制类型转换，也就是说运行时可能会出问题。
在 Go 语言中这样的行为被称为类型断言；虽然叫法不同，但目的类似。其语法如下：

  1. x.(T)
  2. x:表示 interface 
  3. T:表示 向下转型的具体 struct

所以在回调函数中得根据自己的需要将 interface 转换为自己的 struct，这里得确保是自己所使用的 struct ，因为是强制转换，编译器无法帮你做校验，具体能否转换成功得在运行时才知道。

总结

有需要的朋友可以在这里获取到源码及具体使用方式:
https://github.com/crossoverJie/gorm-optimistic
最近工作中使用了几种不同的编程语言，会发现除了语言自身的语法特性外大部分知识点都是相同的；
比如面向对象、数据库、IO操作等；所以掌握了这些基本知识，学习其他语言自然就能触类旁通了。