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在C#中乐观锁的实现

news 2025/6/14 6:58:01

在C#中，乐观锁的实现通常基于版本号（Version Number）或时间戳（Timestamp）来检测数据是否被其他线程修改。以下是几种常见的实现方式：

1. 使用版本号实现乐观锁

版本号是最常见的乐观锁实现方式。每次对数据进行修改时，版本号会递增。在提交操作时，会检查版本号是否发生变化，如果发生变化，则说明数据被其他线程修改过，需要处理冲突。

示例代码

假设有一个Counter类，使用版本号来实现乐观锁：

using System;
using System.Threading;public class Counter
{private int count = 0; // 要保护的共享资源private int version = 0; // 版本号public void Increment(){int currentVersion;int newVersion;do{currentVersion = version; // 获取当前版本号newVersion = currentVersion + 1; // 计算新版本号} while (Interlocked.CompareExchange(ref version, newVersion, currentVersion) != currentVersion);// 如果版本号更新成功，说明没有冲突count++;}public int GetCount(){return count;}
}

代码解析

版本号字段：version字段用于记录当前版本号。
Interlocked.CompareExchange方法：
- Interlocked.CompareExchange(ref version, newVersion, currentVersion)方法会原子性地比较version和currentVersion：
  - 如果它们相等，说明没有其他线程修改过version，此时将version更新为newVersion。
  - 如果它们不相等，说明其他线程已经修改了version，当前线程需要重新获取version并重试。
循环逻辑：do-while循环用于处理冲突。如果版本号更新失败（即CompareExchange返回的值不等于currentVersion），则重新获取当前版本号并重试。

2. 使用时间戳实现乐观锁

时间戳也可以用于实现乐观锁。每次修改数据时，更新时间戳字段。在提交操作时，检查时间戳是否发生变化，从而判断数据是否被其他线程修改过。

示例代码

using System;
using System.Threading;public class Counter
{private int count = 0; // 要保护的共享资源private long timestamp = 0; // 时间戳，用于记录版本public void Increment(){long currentTimestamp;long newTimestamp;do{currentTimestamp = timestamp; // 获取当前时间戳newTimestamp = currentTimestamp + 1; // 计算新时间戳} while (Interlocked.CompareExchange(ref timestamp, newTimestamp, currentTimestamp) != currentTimestamp);// 如果时间戳更新成功，说明没有冲突count++;}public int GetCount(){return count;}
}

代码解析

时间戳字段：timestamp字段用于记录当前时间戳。
Interlocked.CompareExchange方法：与版本号实现类似，通过原子性比较和交换操作来检测冲突。
循环逻辑：如果时间戳更新失败，则重新获取当前时间戳并重试。

3. 使用`ConcurrentDictionary`实现乐观锁

ConcurrentDictionary是一个线程安全的字典，它内部使用了乐观锁机制。虽然它本身是一个线程安全的集合，但也可以通过它的AddOrUpdate方法实现类似乐观锁的逻辑。

示例代码

using System.Collections.Concurrent;public class Counter
{private ConcurrentDictionary<int, int> counterDict = new ConcurrentDictionary<int, int>();public void Increment(){counterDict.AddOrUpdate(1, 1, (key, oldValue) => oldValue + 1);}public int GetCount(){counterDict.TryGetValue(1, out int count);return count;}
}

代码解析

AddOrUpdate方法：
- 如果键不存在，则添加键值对（初始值为1）。
- 如果键已存在，则更新值（将旧值加1）。
线程安全：ConcurrentDictionary内部使用了乐观锁机制，确保了线程安全。

4. 使用数据库的乐观锁

在C#中，乐观锁也可以通过数据库实现。例如，可以在数据库表中添加一个版本号字段或时间戳字段，每次更新数据时检查版本号或时间戳是否发生变化。

示例代码

假设有一个数据库表Products，包含字段Id、Stock和Version：

CREATE TABLE Products (Id INT PRIMARY KEY,Stock INT,Version INT
);

在C#代码中，可以通过以下方式实现乐观锁：

using System;
using System.Data.SqlClient;public class ProductService
{private string connectionString = "your_connection_string";public void DecrementStock(int productId){using (SqlConnection connection = new SqlConnection(connectionString)){connection.Open();// 获取当前版本号和库存string selectQuery = "SELECT Stock, Version FROM Products WHERE Id = @Id";using (SqlCommand selectCommand = new SqlCommand(selectQuery, connection)){selectCommand.Parameters.AddWithValue("@Id", productId);using (SqlDataReader reader = selectCommand.ExecuteReader()){if (reader.Read()){int currentStock = reader.GetInt32(0);int currentVersion = reader.GetInt32(1);// 更新库存和版本号string updateQuery = @"UPDATE Products SET Stock = Stock - 1, Version = Version + 1 WHERE Id = @Id AND Version = @Version";using (SqlCommand updateCommand = new SqlCommand(updateQuery, connection)){updateCommand.Parameters.AddWithValue("@Id", productId);updateCommand.Parameters.AddWithValue("@Version", currentVersion);int rowsAffected = updateCommand.ExecuteNonQuery();if (rowsAffected == 0){throw new InvalidOperationException("Update failed due to concurrent modification.");}}}}}}}
}

代码解析

获取当前版本号和库存：通过SELECT语句获取当前的库存和版本号。
更新库存和版本号：通过UPDATE语句更新库存和版本号，同时检查版本号是否匹配。
处理冲突：如果UPDATE语句没有影响任何行（rowsAffected == 0），说明版本号不匹配，即数据被其他线程修改过，此时可以抛出异常或重试。