图解MySQL中乐观锁扣减库存原理

1 基础知识

在电商系统中扣减库存是一步非常关键的操作，例如秒杀系统中一定要防止超卖情况出现，如果商家设置了100件库存但是最后卖出1000件，这样就会产生资金损失。在扣减库存时一般使用如下语句：

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

这条语句可以保护库存资源防止超卖，我们不妨分析这条语句为什么生效。本文使用MySQL Innodb引擎进行演示，隔离级别为可重复读。

1.1 共享锁与排它锁

共享锁（share Lock）又被称为读锁，实现共享锁语句如下：

select lock in share mode

排它锁（exclusive Lock）又被称为写锁，实现排它锁语句如下：

select for update
update
delete
insert

共享锁与排它锁兼容关系如下表：

我们通过实例分析上述兼容关系，首先建一张测试表并写入测试数据：

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) 读读兼容

共享锁与共享锁之间兼容，在如下实例中session1在t3时刻，session2在t4时刻执行查询均可以获取预期结果：

(2) 读写互斥

共享锁与排它锁之间互斥，在如下实例中session1在t3时刻加共享锁，可以正确读取结果，但是session2在t4时刻尝试加排它锁，但是此时锁被session1占有，session2需要等待，当session1长时间不释放锁时，session2抛出锁超时异常：

(3) 写写互斥

排它锁与排它锁之间互斥，在如下实例中session1在t3时刻加排它锁，可以正确读取结果，但是session2在t4时刻尝试加排它锁，但是此时锁被session1占有，session2需要等待，当session1长时间不释放锁时，session2抛出锁超时异常：

1.2 当前读与快照读

MySQL Innodb存储引擎实现基于多版本并发控制协议MVCC，在MVCC并发控制中读操作可以分成快照读与当前读。

快照读不需要加锁，读取的是记录可见版本，有可能是历史版本。可以类比订单快照，用户下单之后商品价格发生了变化，但是订单快照不会改变。实现当前读语句如下：

select

当前读需要加锁，读取的是记录最新版本，加锁保证了在读取时，当前记录不会被其它事务修改。实现当前读语句如下：

select lock in share mode
select for update
update
delete
insert

我们通过一个实例分析快照读和当前读，session2在t4时刻修改记录并在t5时刻提交，session1在t6时刻进行了快照读，读取的是本事务开始时结果100，在t7时刻进行了当前读，读取的是记录最新版本结果101：

当前读流程是怎么样的呢？我们以update为例进行分析当前读流程：

第一次程序实例发出当前读请求，存储引擎返回满足where条件的第一条记录并加锁，程序实例再发出更新请求，存储引起操作完成响应成功。依次执行直到所有满足where条件记录执行完成为止。

这里我们做一些引申，RR级别提供了两种机制避免幻读问题：第一种方式是快照读，读取的是当前事务开启时的快照。第二种方式针对当前读，防止幻读依赖Next-Key Lock机制。

2 乐观锁原理

我们通过一个问题将上述知识整合起来：有两个线程在同一时刻执行如下语句，请问id=1这条记录account值会不会成功扣减两次？

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

上述语句使用了乐观锁，我们知道乐观锁就是对资源进行保护的，所以答案是不会扣减两次，但是不能就此止步，需要结合第一章节知识进行进一步分析：

t2时刻session1和session2同时执行update操作，由于update会加排它锁，所以两者只能有一个成功：session1成功，session2阻塞等待排它锁释放。

t3时刻session1提交事务释放排它锁，此时session2获取到锁进行当前读，但是此时id=1记录version值已经变成了2，执行语句已经查询不到待更新数据，所以没有记录发生更新。

3 扣减库存原理

如果理解了第二章节乐观锁原理，那么扣减库存原理已经显而易见，我们假设商品只剩下1件库存，如果两个线程同时执行扣减库存，会发生超卖的情况吗？

t2时刻session1和session2同时执行updatek扣减库存，由于update会加排它锁，所以两者只能有一个成功：session1成功，session2阻塞等待排它锁释放。

t3时刻session1提交事务释放排它锁，此时session2获取到锁进行当前读，但是此时商品1库存已经变为0，已经不满足（where stock - 1 >= 0）条件，执行语句已经查询不到待更新数据，所以没有记录发生更新。

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