如何在 Django 中保证并发的数据一致性

1. 关于锁

1.1 乐观锁

乐观锁的出发点是，同一条数据很少会因为并发修改而产生冲突，适用于读多写少的场景，用以提高吞吐量。

实现方式，读取一个字段，执行处理逻辑，当需要更新数据时，再次检查该字段是否和第一次读取一致。如果一致，则更新数据，否则拒绝更新，重新读取后再提交。

1.2 悲观锁

悲观锁的出发点是，当一条数据正在被修改时，不允许其他任何关于这条数据的操作。

实现方式，读取一个字段之后，加锁，不允许其他任何读、写操作。执行处理逻辑，更新数据完毕后，释放锁。

1.3 比较

乐观锁的开销远低于悲观锁。

悲观锁可能会导致死锁。当 A 锁定了 a 资源，需要 b 资源。而 b 被 B 锁定，正在等待 a 资源。此时，导致出现死锁。但是，可以通过设置超时来处理这个问题。

悲观锁可以有效降低冲突后，重试的次数。

乐观锁可以提高响应速度。

2. Django 中的事务

Django 默认每条数据库操作都会被立即提交到数据库。

这样会导致一个问题，如果有一系列的数据库操作构成，要么全部执行，要么就全部都不执行，怎么办？

这时，就需要事务。将一系列数据库操作设置为一个事务，提交给数据库执行。

Django 提供 atomic 装饰器以开启事务。 atomic 使用一个参数来指定数据库的名字。如果不设置值，Django 就会使用系统默认的数据库。

2.1 整个 View 函数开启事务

from django.db import transaction
 
@transaction.atomic
def viewfunc(request):
    # This code executes inside a transaction.
    do_stuff()

2.2 部分函数 `do_more_stuff()` 开启事务。

from django.db import transaction
 
def viewfunc(request):
    # This code executes in autocommit mode (Django's default).
    do_stuff()
 
    with transaction.atomic():
        # This code executes inside a transaction.
        do_more_stuff()

2.3 不要在事务中处理异常

from django.db import transaction
 
def viewfunc(request):
    do_stuff()
    try:
        with transaction.commit_on_success():
            do_more_stuff_1() # in transaction
            try:
                do_more_stuff_2() # not in transaction
            except:
                pass
            do_more_stuff_3() # in transaction
    except:
        pass

当退出原子块时，Django 会查看它是否正常退出或者是否有异常来确定是否提交或者回滚。

如果你捕获并处理原子块中的异常，可以能会隐藏 Django 中发生问题的事实。这样可能会造成非预期的行为。

3. 利用 F 函数更新运算

通常更新数据库的操作，需要将对象读取到内存。在内存中进行修改之后，再写回数据库。

在内存中的操作，如果存在同时操作的情况，会导致运算逻辑错误。

F() 函数的作用就是直接生成 SQL 语句，不必将需要更新的对象读取到内存。避免了并发导致的数据不一致问题。

from django.db.models import F
 
reporter = Reporters.objects.get(name='OICQ')
reporter.stories_filed = F('stories_filed') + 1
reporter.save()

4. 利用 select_for_update 函数

select_for_update 使用的是悲观锁。

select for update 函数使用数据库查询语句，select ... for update 对数据库进行操作。

这是数据库层面的，解决并发取数据后再修改的问题方法。

def mark_as_readed(self, notification_id):
    # 让s elect for update 和 update 语句发生在一个完整的事务里面
    with transaction.commit_on_success():
        # 使用select_for_update 来保证并发请求同时只有一个请求在处理，其他的请求
        # 等待锁释放
        notification = Notification.objects.select_for_update().get(pk=notification_id)
        # 没有必要重复标记一个已经读过的通知
        if notication.has_readed:
            return
        notification.has_readed = True
        notification.save()
        # 在这里更新我们的计数器，嗯，我感觉好极了
        self.update_unread_count(-1)