43 | 软件事务内存：借鉴数据库的并发经验
王宝令
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
很多同学反馈说，工作了挺长时间但是没有机会接触并发编程，实际上我们天天都在写并发程序，只不过并发相关的问题都被类似 Tomcat 这样的 Web 服务器以及 MySQL 这样的数据库解决了。尤其是数据库，在解决并发问题方面，可谓成绩斐然，它的事务机制非常简单易用，能甩 Java 里面的锁、原子类十条街。技术无边界，很显然要借鉴一下。
其实很多编程语言都有从数据库的事务管理中获得灵感，并且总结出了一个新的并发解决方案：软件事务内存（Software Transactional Memory，简称 STM）。传统的数据库事务，支持 4 个特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability），也就是大家常说的 ACID，STM 由于不涉及到持久化，所以只支持 ACI。
STM 的使用很简单，下面我们以经典的转账操作为例，看看用 STM 该如何实现。
用 STM 实现转账
我们曾经在《05 | 一不小心就死锁了，怎么办？》这篇文章中，讲到了并发转账的例子，示例代码如下。简单地使用 synchronized 将 transfer() 方法变成同步方法并不能解决并发问题，因为还存在死锁问题。
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软件事务内存（STM）是一种借鉴数据库并发经验的新型并发解决方案。文章首先指出，尽管许多开发者可能没有直接接触并发编程，但实际上在日常编程中，类似数据库和Web服务器已经解决了许多并发相关问题。STM受数据库事务管理的启发，通过实现原子性、一致性和隔离性来解决并发问题。相比传统的数据库事务，STM不涉及持久化，因此只支持ACI（原子性、一致性、隔离性）。 文章以转账操作为例，对比了使用数据库事务和STM的实现方式。在STM中，通过atomic()方法实现了并发问题的解决，相较于传统方法更为简单。STM的实现基于MVCC（多版本并发控制），类似于数据库事务的乐观锁。文章还介绍了如何自己实现STM，包括对数据的版本管理和事务的提交过程。 总的来说，STM借鉴了数据库的经验，但并非万能解决方案。目前主要应用于函数式编程语言，利用不可变性实现STM相对简单。文章最后提到了对STM实现的优化方法，并鼓励读者分享想法和思考。
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全部留言(26)
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M$画像希望王老师再出新品，一定支持。作者回复: 感谢捧场😄
2019-06-2422
小文同学谢谢老师推荐STM，我所在的游戏项目一直有对象异步入库的需求，为了使用异步入库，放弃了Spring针对数据库的事务。为此不得不编写大量代码去判断某个操作是否可以执行，希望软件事务内存可以为我的需求提供一个新的解决方案。最近几天开始研究相关源码了，希望可以较好的结合现有项目，有可以发布的成果一定在留言区为大家共享。作者回复: 👍期待你的成果！
2019-09-06920
helloworld按照老师自己实现的STM程序，根本不存在commit提交失败的时候吧？因为每一次的commit都是新创建一个STMTxn，新创建STMTxn后，inTxnMap和writeMap都是新的。不知道我考虑的对不对？？作者回复: 不是这样的，不同的STMTxn持有的TxnRef是共享的，TxnRef内部有版本号，主要依赖这个版本号来检测冲突
2019-09-2346
黄海峰代码里硬是没看到哪里修改了version。。作者回复: 只创建新的版本，永远不会去修改
2019-06-062- Geek_039a5c代码还有有点小问题。 STM 这个类的代码 花括号写的不对。
编辑回复: 收到，谢谢反馈，我和老师确认下
2022-02-05 
石头汤是不是 STM.atomic 的 TxnRunnable 的实现必须是幂等的，否则 while 循环那里会产生脏数据？作者回复: 如果有冲突，写操作不会执行，所以不会产生脏数据
2020-06-11
纷繁的烟火最后段代码的 构造参数里的txn在哪呀 找也找不到作者回复: atomic方法内传入的，lambda表达式可以找专门的资料看看
2020-01-14- 有铭老师，关系数据库也是有死锁的，只是他们往往实现了死锁检测机制，死锁到一定时间就会强制解锁
作者回复: 当然有死锁，但是数据库的目标是努力消除他们，有些是数据库的bug，有些是我们没有用好
2019-06-06 
松小鼠我公司用的就是这个解决并发问题的，才知道是这种技术2019-06-06511
小太阳看了三遍，终于看懂了，很妙。原来精华就在这一段：MVCC 可以简单地理解为数据库事务在开启的时候，会给数据库打一个快照，以后所有的读写都是基于这个快照的。当提交事务的时候，如果所有读写过的数据在该事务执行期间没有发生过变化，那么就可以提交；如果发生了变化，说明该事务和有其他事务读写的数据冲突了，这个时候是不可以提交的。Txn负责维护检测快照，TxnRef负责包装数据使之可以接入Txn，作为快照的key。VersionedRef负责包装数据使之有版本。 另外，最后的代码里忘了判断余额是否够用了。😁2020-07-08210
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