死锁中的优先级策略

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码乐 发表于 2025/01/30 08:24:39 2025/01/30
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【摘要】 1 简介本文解释优先级策略(Priority-based Strategy)通过赋予进程不同的优先级,来控制资源分配,优先级高的进程可以先获取资源,从而减少死锁发生的可能性。这些算法和策略根据系统需求和资源特性来选择使用,以确保系统的稳定和高效运行。优先级策略(Priority-based Strategy) 是一种通过为不同的事务或操作设置优先级来避免死锁的策略。通过这种策略,较高优先级...

1 简介

本文解释优先级策略(Priority-based Strategy)通过赋予进程不同的优先级,来控制资源分配,优先级高的进程可以先获取资源,从而减少死锁发生的可能性。

这些算法和策略根据系统需求和资源特性来选择使用,以确保系统的稳定和高效运行。

优先级策略(Priority-based Strategy) 是一种通过为不同的事务或操作设置优先级来避免死锁的策略。通过这种策略,较高优先级的事务可以在需要时“抢占”较低优先级的事务的资源,从而避免出现死锁的情况。

这种策略通常用于分布式系统或高并发环境中,其中事务的优先级决定了它们能否继续执行,以及它们如何获取所需的资源。

2 电商服务

在订单操作中,当多个订单请求同时访问数据库资源(例如商品库存),优先级策略可以帮助决定哪些订单应该优先完成,哪些可以暂时等待,从而避免死锁的发生。

我们将模拟一个电商平台的订单操作,其中每个订单有一个优先级。通过优先级策略,我们确保高优先级的订单优先处理,从而避免死锁。

数据库表结构
假设有以下两个表:

orders:存储订单信息。
products:存储商品信息。

    CREATE TABLE orders (
        order_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
        user_id INT NOT NULL,
        product_id INT NOT NULL,
        quantity INT NOT NULL,
        priority INT NOT NULL,  -- 订单优先级
        status VARCHAR(255) NOT NULL,
        created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
    );

    CREATE TABLE products (
        product_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
        product_name VARCHAR(255) NOT NULL,
        stock INT NOT NULL
    );

3 实现订单操作并应用优先级策略

  • 初始化数据库连接

    var db *gorm.DB
    
    // 初始化数据库连接
    func initDB() {
        var err error
        dsn := "root:password@tcp(localhost:3306)/ecommerce?charset=utf8mb4&parseTime=True&loc=Local"
        db, err = gorm.Open(mysql.Open(dsn), &gorm.Config{})
        if err != nil {
            log.Fatal("Failed to connect to the database:", err)
        }
        fmt.Println("Connected to the database successfully.")
    }
    
  • 订单操作代码(使用优先级策略)

       type Order struct {
           OrderID   int    `json:"order_id"`
           UserID    int    `json:"user_id"`
           ProductID int    `json:"product_id"`
           Quantity  int    `json:"quantity"`
           Priority  int    `json:"priority"`  // 订单优先级
           Status    string `json:"status"`
       }
    
       type Product struct {
           ProductID   int    `json:"product_id"`
           ProductName string `json:"product_name"`
           Stock       int    `json:"stock"`
       }
    
     // 下单操作,使用优先级策略避免死锁
     func placeOrder(c *gin.Context) {
         var order Order
         if err := c.ShouldBindJSON(&order); err != nil {
             c.JSON(400, gin.H{"error": err.Error()})
             return
         }
    
         // 获取当前订单优先级
         priority := order.Priority
    
         // 开始一个事务
         tx := db.Begin()
    
         // 锁定商品库存表,按优先级顺序执行
         var product Product
         if err := tx.First(&product, "product_id = ?", order.ProductID).Error; err != nil {
             tx.Rollback()
             c.JSON(400, gin.H{"error": "Product not found"})
             return
         }
    
         // 如果订单优先级较高,直接处理
         if priority == 1 {
             // 高优先级订单处理:检查库存是否足够,更新库存,创建订单
             if product.Stock < order.Quantity {
                 tx.Rollback()
                 c.JSON(400, gin.H{"error": "Insufficient stock"})
                 return
             }
    
             // 创建订单
             order.Status = "Pending"
             if err := tx.Create(&order).Error; err != nil {
                 tx.Rollback()
                 c.JSON(500, gin.H{"error": "Failed to place order"})
                 return
             }
    
             // 更新商品库存
             product.Stock -= order.Quantity
             if err := tx.Save(&product).Error; err != nil {
                 tx.Rollback()
                 c.JSON(500, gin.H{"error": "Failed to update product stock"})
                 return
             }
    
             // 提交事务
             tx.Commit()
             c.JSON(200, gin.H{"message": "Order placed successfully"})
             return
         }
    
         // 对于低优先级订单,尝试获取锁并等待
         if priority == 2 {
             // 模拟等待高优先级订单完成
             tx.Commit()
             // 这里可以选择等待高优先级订单完成后再进行操作
             time.Sleep(2 * time.Second)
    
             // 重新开始处理低优先级订单
             tx = db.Begin()
             if err := tx.First(&product, "product_id = ?", order.ProductID).Error; err != nil {
                 tx.Rollback()
                 c.JSON(400, gin.H{"error": "Product not found"})
                 return
             }
    
             // 检查库存是否足够,更新库存,创建订单
             if product.Stock < order.Quantity {
                 tx.Rollback()
                 c.JSON(400, gin.H{"error": "Insufficient stock"})
                 return
             }
    
             // 创建订单
             order.Status = "Pending"
             if err := tx.Create(&order).Error; err != nil {
                 tx.Rollback()
                 c.JSON(500, gin.H{"error": "Failed to place order"})
                 return
             }
    
             // 更新商品库存
             product.Stock -= order.Quantity
             if err := tx.Save(&product).Error; err != nil {
                 tx.Rollback()
                 c.JSON(500, gin.H{"error": "Failed to update product stock"})
                 return
             }
    
             // 提交事务
             tx.Commit()
             c.JSON(200, gin.H{"message": "Order placed successfully"})
             return
         }
     }
    
  • 启动 服务

     func main() {
         initDB()
    
         r := gin.Default()
    
         // 定义下单接口
         r.POST("/place_order", placeOrder)
    
         // 启动  服务器
         r.Run(":8080")
     }
    

4 分析和解读

订单优先级:

在 Order 结构体中增加了 Priority 字段,表示订单的优先级。

高优先级的订单(Priority == 1)优先处理,而低优先级的订单(Priority == 2)需要等待。

优先级策略的实现:

当高优先级的订单提交时,直接执行库存检查、订单创建和库存更新等操作。
对于低优先级的订单,我们先提交当前事务,然后等待一定的时间(通过 time.Sleep() 模拟)。在这段时间内,如果高优先级订单完成了,它们会释放锁,低优先级的订单可以重新开始执行。

避免死锁的策略:

高优先级的订单在执行时直接获取锁并处理,而低优先级订单则等待高优先级订单完成。这避免了多个订单同时获取锁而导致的死锁。
通过设置优先级,确保了高优先级的事务能尽快获得资源,从而减少了低优先级事务长时间等待的可能性,避免了死锁的发生。

优先级策略的作用

避免死锁:优先级策略通过先处理高优先级订单,避免了多个事务间的资源竞争和死锁。
提高系统效率:高优先级的订单能够快速完成,低优先级的订单则会被延迟,从而保证了系统的整体性能。
公平性:虽然低优先级的订单会延迟处理,但最终它们也能完成操作。优先级策略能确保在高并发情况下的资源分配更加合理。

5 总结

优先级策略 是通过为不同事务分配优先级来避免死锁的一种策略。在本例中,高优先级订单的事务被优先处理,而低优先级订单则需要等待。

通过这种策略,可以确保重要的订单得到优先处理,从而避免多个订单操作时可能发生的死锁。
优先级策略在高并发环境下尤其有效,可以保证系统的稳定性和响应速度。

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