Справочник «Паттерны проектирования»

Coarse Grained Lock (Грубая блокировка)

Паттерн проектирования Coarse Grained Lock

Описание Coarse Grained Lock

Блокирует набор связанных объектов при помощи одной блокировки.

Объекты часто могут отредактироваться в группе. Например, есть клиент и набор его адресов. В таком случае можно блокировать их все, если надо обратиться к одному из них. Блокировка их по отдельности приведёт к множеству проблем. Во-первых все кто пытается работать с такими данными, будет вынужден создавать код для поиска всех записей, чтобы потом заблокировать их. Это достаточно просто в примере с клиентом и адресами, но что, если группа будет более сложной или групп будет больше. Куда поместить часть программной логики, которая отвечает за слияние блокировок. Если в стратегию блокировки входит правило, в соответствии с которым объект должен быть загружен перед блокировкой, как например в Optimistic Offline Lock , то блокировка большого массива объектов вызовет провал в производительности. А в случае с Pessimistic Offline Lock , большая блокировка вызовет проблемы с управлением и увеличит конкуренцию за блокировки.

Паттерн Coarse-Grained Lock представляет собой одиночную блокировку, которая покрывает множество объектов. Она не только упрощает работу с блокировками, но ещё и освобождает разработчика от необходимости загружать все элементы группы, чтобы заблокировать их.

Реализация в популярных СУБД

PostgreSQL

PostgreSQL поддерживает грубую блокировку через различные механизмы:

• Table-Level Locks - блокировки на уровне таблиц
• Schema-Level Locks - блокировки на уровне схем
• Database-Level Locks - блокировки на уровне базы данных

-- Блокировка таблицы для обновления
BEGIN;
LOCK TABLE users IN EXCLUSIVE MODE;
-- Работа с данными...
UPDATE users SET status = 'active' WHERE department_id = 1;
UPDATE user_addresses SET is_primary = false WHERE user_id IN (
    SELECT id FROM users WHERE department_id = 1
);
COMMIT;

-- Блокировка с таймаутом
LOCK TABLE users IN EXCLUSIVE MODE NOWAIT;

MySQL (InnoDB)

MySQL поддерживает грубую блокировку через различные уровни:

• Table Locks - блокировки таблиц
• Database Locks - блокировки баз данных
• Global Locks - глобальные блокировки

-- Блокировка таблицы
LOCK TABLES users WRITE, user_addresses WRITE;
-- Работа с данными...
UPDATE users SET status = 'active' WHERE department_id = 1;
UPDATE user_addresses SET is_primary = false WHERE user_id IN (
    SELECT id FROM users WHERE department_id = 1
);
UNLOCK TABLES;

-- Блокировка с таймаутом
LOCK TABLES users WRITE, user_addresses WRITE;
-- Если блокировка не получена, операция завершится с ошибкой

Oracle Database

Oracle предоставляет мощные механизмы для грубой блокировки:

• Table Locks - блокировки таблиц
• Schema Locks - блокировки схем
• Database Locks - блокировки базы данных

-- Блокировка таблицы для обновления
LOCK TABLE users IN EXCLUSIVE MODE;
-- Работа с данными...
UPDATE users SET status = 'active' WHERE department_id = 1;
UPDATE user_addresses SET is_primary = false WHERE user_id IN (
    SELECT id FROM users WHERE department_id = 1
);
COMMIT;

-- Блокировка с NOWAIT
LOCK TABLE users IN EXCLUSIVE MODE NOWAIT;

SQL Server

SQL Server поддерживает грубую блокировку через различные механизмы:

• Table Hints - подсказки для таблиц
• Schema Locks - блокировки схем
• Database Locks - блокировки базы данных

-- Блокировка таблицы
BEGIN TRANSACTION;
SELECT * FROM users WITH (TABLOCKX) WHERE department_id = 1;
-- Работа с данными...
UPDATE users SET status = 'active' WHERE department_id = 1;
UPDATE user_addresses SET is_primary = false WHERE user_id IN (
    SELECT id FROM users WHERE department_id = 1
);
COMMIT;

-- Блокировка с таймаутом
SELECT * FROM users WITH (TABLOCKX, READPAST) WHERE department_id = 1;

SQLite

SQLite использует файловые блокировки для грубой блокировки:

• Database Locks - блокировки базы данных
• File Locks - файловые блокировки
• Shared Cache Locks - блокировки общего кэша

-- Блокировка базы данных
BEGIN EXCLUSIVE;
-- Работа с данными...
UPDATE users SET status = 'active' WHERE department_id = 1;
UPDATE user_addresses SET is_primary = false WHERE user_id IN (
    SELECT id FROM users WHERE department_id = 1
);
COMMIT;

-- Блокировка с таймаутом
BEGIN IMMEDIATE;
-- Если блокировка не получена, операция завершится с ошибкой

Сравнение производительности

СУБД	Тип блокировок	Производительность	Масштабируемость
PostgreSQL	Table-level + Row-level	Высокая	Хорошая
MySQL	Table-level + Row-level	Средняя	Ограниченная
Oracle	Table-level + Row-level	Очень высокая	Отличная
SQL Server	Table-level + Row-level	Высокая	Хорошая
SQLite	Database-level	Низкая	Очень ограниченная

Рекомендации по использованию

• PostgreSQL - лучший выбор для веб-приложений с умеренной конкурентностью
• MySQL - подходит для простых приложений с низкой конкурентностью
• Oracle - для корпоративных приложений с высокими требованиями
• SQL Server - для Windows-среды и .NET приложений
• SQLite - только для встраиваемых приложений

Паттерны реализации

Parent-Child Locking

-- Блокировка родительской записи
LOCK TABLE departments IN EXCLUSIVE MODE;
-- Работа с дочерними записями
UPDATE users SET status = 'active' WHERE department_id = 1;
UPDATE user_addresses SET is_primary = false WHERE user_id IN (
    SELECT id FROM users WHERE department_id = 1
);

Aggregate Root Locking

-- Блокировка корневого агрегата
LOCK TABLE orders IN EXCLUSIVE MODE;
-- Работа с составными частями
UPDATE orders SET status = 'shipped' WHERE id = 1;
UPDATE order_items SET shipped_quantity = quantity WHERE order_id = 1;
UPDATE order_addresses SET is_shipping = true WHERE order_id = 1;

Domain Locking

-- Блокировка домена
LOCK TABLE user_domains IN EXCLUSIVE MODE;
-- Работа с объектами домена
UPDATE users SET status = 'active' WHERE domain_id = 1;
UPDATE user_roles SET is_active = true WHERE user_id IN (
    SELECT id FROM users WHERE domain_id = 1
);

Использована иллюстрация с сайта Мартина Фаулера.

Источник