Lock 在 Rails 中的實務應用

Lock 在 Rails 中的實務應用

紅寶鐵軌客

寫程式中、折磨中、享受中 ......

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2020/02/20

5分鐘

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這篇比較少程式碼，我想要寫的對 rails 的「Optimistic 樂觀鎖」與「Pessimistic 悲觀鎖」的看法。

鎖住（lock）一筆資料（raw），或甚至是鎖住一個資料表（table），都是 Mutex 的一種實用，Mutex 還有一位長得很像的兄弟，叫 semaphore，唸 Sam-mer-for，在英文中原來是指旗號，我在讀書的時候，對這些都很感興趣，這些也都是學電腦的人打屁聊天的題材，難嗎？如果要自己寫低階的 Lock，很難，真的很難，但是要搞懂，用它，倒是還好。

先說笑話：你知道 Mutex 跟 semaphore 的差別嗎？其實很簡單啦，Mutex 就是飯店房間內的廁所，只有一間，一個人進去後，其他人就要等。 semaphore 就像是很多間的公廁，大家排隊，只要有空的就可以進去，所以說，Mutex 就是 semaphore 的一種，就是只有一間的公廁啦。

再來讓大家腦筋轉轉彎，下面有兩題：

只限量：電商發一百張折價卷，要怎麼在 Rails 中實作？
限量又限人：電商再發一百張折價卷，而且每一個用戶限一張，在 Rails 中又怎麼實作？

先不要看下去，要想想，其實，第二題是真的需要腦筋轉轉彎的。

只限數量

好吧，我們先來看第一題，限量，通常，我們會有一個折價卷的資料表，我們就叫他「Coupon」，這次發的 100 張某某折價卷就會是他的一筆資料（raw），限量 100 張就會先寫在這筆資料中的「剩餘」欄位，每發出一張，就扣一張，扣到零就發完了，簡單。

實務應用上，如果程式不鎖住的話，在有很多人搶的情況下，很可能 100 張發到最後變成發出 150 張，但是如果都沒人搶，一點問題都沒有，所以，實務上，很多人沒寫，反正發多了就算了（笑）。

在 Rails 中使用 lock 非常簡單，只是 Rails 有兩種鎖，悲觀鎖與樂觀鎖，你要用那一種？這有點難，我們就不介紹悲觀鎖與樂觀鎖了，網路上很多人寫，這篇不錯，我們要考慮的是上鎖後怎麼改，很多人都說樂觀鎖的效率好，真的嗎？我做了一個簡單的表：

一人上鎖，別人可以看嗎？

一群人一起改，怎麼辦？

Optimistic 樂觀鎖

可以

只有第一個能改，其他人

就出「exception 錯誤」

Pessimistic 悲觀鎖

不行

等

以這一題來說，我會用悲觀鎖，原因就只有簡單，如果我用樂觀鎖，我需要：

資料表中要加一個 lock_version 的 integer 欄位，Rails 會自動用這個欄位來做鎖，只是為了 100 張，有這個必要嗎？
樂觀鎖可以讀「剩餘」張數，不用等，很棒，但是當你讀到後，去扣一張時，如果正好有別人也在扣，Rails 就會出 exception error，程式的寫法就要 repeat，重來，再來一次，重讀重寫，只有 100 張，可能就不用寫 Timeout 了，但是還是很麻煩啊。

用悲觀鎖就什麼都不用加，一群人來索取折價卷時，就排隊等，實務上這不是很正常嗎？伺服器也不用再一直重讀重寫，不用寫 Timeout。

限量又限人

這一題看起來很簡單，就跟上面一樣，上個鎖慢慢排對就好了，可惜不對，這個難在一人限一張，只要有人在瀏覽器上一次開個十個 tab 一起搶，很容易就破功。所以我們的程式，在同一段上鎖的時間內：

去排隊領折價卷，
搶到後，新增得到的折價卷領取紀錄，而且一個人只能新增一筆，

難就難在「只能新增一筆」這點上，很多人想到的都是鎖住整個資料表，也可以啦，只是你會發現原來 Rails 不提供鎖整個資料表，我想也是因為這樣做太不合理了，不是不能做，真的很怪，一人佔住整個大樓，不好，真要......

鎖住整個資料表

可以用這個 gem，我是能不用 gem 就不用的人啦，不想用 gem 就用 raw SQL 吧，如下：

# For Postgres
ActiveRecord::Base.transaction do
  ActiveRecord::Base.connection.execute('LOCK table_name IN ACCESS EXCLUSIVE MODE')
  ...
end
# from https://stackoverflow.com/a/40492581/4080636

Mutex 鎖

鎖住整個資料表真的很糟，那就來個 Mutex 或是 semaphore 如何？也就可以用來控制每個人只能進一次，沒想到 Rails 真有奇人異士，就有人寫了這個 with_advisory_lock gem，這個好，只是好像用的人不多，為什麼？難道限量又限人的應用不多？原來不是，正解是鎖父母，讓我們看下去，不過，我想我以後一定有地方會用到這個好玩的 Mutex gem。