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乐观锁（使用版本号） - Amazon DynamoDB
使用乐观锁的情况权衡模式设计实现

乐观锁（使用版本号）

乐观锁是一种在写入时检测冲突而不是防止冲突的策略。每个项目都包含一个版本属性，其值会随着每次更新而增加。更新项目时，您需要包含一个条件表达式，用于检查版本号是否与应用程序上次读取的值匹配。如果在这个期间其他进程修改了该项目，则条件失败并且 DynamoDB 返回 ConditionalCheckFailedException。

使用乐观锁的情况

乐观锁非常适合用于以下情况：

  • 多个用户或进程可能会更新同一个项目，但冲突并不频繁。

  • 对于应用程序来说，重试失败写入的成本较低。

  • 您需要避免管理分布式锁的开销和复杂性。

常见的示例包括电子商务库存更新、协作编辑平台和金融交易记录。

权衡

高争用率下的重试开销

在高并发环境中，发生冲突的可能性会增加，进而可能导致更高的重试次数和写入成本。

实施复杂性

向项目添加版本控制和处理有条件检查，会增加应用程序逻辑的复杂性。适用于 Java 的 AWS SDK v2 增强版客户端通过 @DynamoDbVersionAttribute 注解提供内置支持，这可以自动为您管理版本号。

模式设计

每个项目中包含一个版本属性。以下提供了一个简单的架构设计：

  • 分区键：每个项目的唯一标识符（例如 ItemId）。

  • 属性：

    • ItemId – 项目的唯一标识符。

    • Version – 表示项目版本号的整数。

    • QuantityLeft – 项目的剩余库存。

首次创建项目时，Version 属性设置为 1。每次进行更新时，版本号增加 1。

ItemID（分区键） 版本 QuantityLeft
Bananas 1 10
Apples 1 5
Oranges 1 7

实现

要实施乐观锁，请按照以下步骤操作：

  1. 读取项目的当前版本。

    def get_item(item_id):
    response = table.get_item(Key={'ItemID': item_id})
    return response['Item']

item = get_item('Bananas')
current_version = item['Version']

  2. 使用检查版本号的条件表达式更新项目。

    def update_item(item_id, qty_bought, current_version):
    try:
        response = table.update_item(
            Key={'ItemID': item_id},
            UpdateExpression="SET QuantityLeft = QuantityLeft - :qty, Version = :new_v",
            ConditionExpression="Version = :expected_v",
            ExpressionAttributeValues={
                ':qty': qty_bought,
                ':new_v': current_version + 1,
                ':expected_v': current_version
            },
            ReturnValues="UPDATED_NEW"
        )
        return response
    except ClientError as e:
        if e.response['Error']['Code'] == 'ConditionalCheckFailedException':
            print("Version conflict: another process updated this item.")
        raise

  3. 使用新的读取进行重试来处理冲突。

    每次重试都需要进行额外的读取操作，因此请限制重试的总次数。

    def update_with_retry(item_id, qty_bought, max_retries=3):
    for attempt in range(max_retries):
        item = get_item(item_id)
        try:
            return update_item(item_id, qty_bought, item['Version'])
        except ClientError as e:
            if e.response['Error']['Code'] != 'ConditionalCheckFailedException':
                raise
            print(f"Retry {attempt + 1}/{max_retries}")
    raise Exception("Update failed after maximum retries.")

对于 Java 应用程序，适用于 Java 的 AWS SDK v2 增强版客户端通过 @DynamoDbVersionAttribute 注解提供内置乐观锁支持，这可以自动为您管理版本号。

有关条件表达式的更多信息，请参阅 DynamoDB 条件表达式 CLI 示例。