在 Node.js 中，Mongoose 是最流行的 MongoDB ODM（对象文档映射器），它可以让 Node.js 开发者更方便地使用 MongoDB 数据库。在实际开发过程中，很多场景下需要用到加锁机制来保证数据的一致性和可靠性。本文将详细介绍 Mongoose 中的锁机制及应用实例。
什么是锁机制
锁机制指的是对临界区域进行加锁，以保证同一时间只能有一个线程或进程对其进行访问和操作。在并发编程中，锁机制用于保证程序在多线程或多进程环境下的正确性和可靠性。通常使用锁来控制对共享资源的访问，防止多个线程或进程同时访问同一资源引发数据不一致或竞态条件等问题。
Mongoose 的锁机制
Mongoose 提供了两种锁机制：乐观锁和悲观锁。
乐观锁
乐观锁是指在执行更新操作前，先查询出数据并记下版本号，然后在更新时判断版本号是否发生变化。如果版本号发生变化，则说明数据已被其他进程或线程更新，需要重新执行查询和更新操作。乐观锁适用于并发冲突较少的场景。
在 Mongoose 中，使用 Document.prototype.save() 方法时，可以通过指定 {versionKey: '__v'} 选项来开启乐观锁。__v 表示版本号的属性名，可以通过设置 versionKey 来自定义版本号属性名。具体实现如下：
// javascriptcn.com 代码示例
const userSchema = new mongoose.Schema({
username: String,
password: String,
__v: {type: Number, default: 0}
})
const User = mongoose.model('User', userSchema)
User.findById(userId, (err, user) => {
user.username = 'newUsername' // 修改用户名
user.save(err => {
if (err) console.error(err)
})
})在上述代码中，当我们执行 user.save() 方法时，Mongoose 会在 username 字段更新之前查询出数据，并获取其版本号。然后在执行更新操作时，会判断版本号是否发生变化。如果版本号未发生变化，则更新成功；否则需要重新查询和更新。
悲观锁
悲观锁是指在读取数据时先加锁，直到操作完成后才释放锁。悲观锁适用于并发冲突较多的场景。在 Mongoose 中，可以使用 Model.findOne() 和 Model.findByIdAndUpdate() 方法开启悲观锁。
Model.findOne()
使用 Model.findOne() 方法并指定 {select: 'name'} 选项可以实现悲观锁。具体实现如下：
// javascriptcn.com 代码示例
const userSchema = new mongoose.Schema({
username: String,
password: String
})
const User = mongoose.model('User', userSchema)
const session = await mongoose.startSession()
session.startTransaction()
try {
const opts = {session, select: 'username'}
const user = await User.findOne({_id: userId}, opts).exec()
user.username = 'newUsername'
await user.save(opts)
await session.commitTransaction()
session.endSession()
} catch (error) {
await session.abortTransaction()
session.endSession()
}在上述代码中，我们使用 Session 对象开启一个事务，使用 User.findOne({_id: userId}, opts).exec() 方法查询出数据并加锁，然后执行更新操作。最后，我们使用 session.commitTransaction() 提交事务，或者使用 session.abortTransaction() 回滚事务，然后关闭 Session 对象。
需要注意的是，如果我们要使用悲观锁，必须使用 Session 对象开启事务。因为在 MongoDB 集群环境下，不同线程或进程之间无法共享锁。只有使用 Session 对象时，Mongoose 才能在整个事务过程中维护一个临界区域的锁状态。
Model.findByIdAndUpdate()
另一种实现悲观锁的方式是使用 Model.findByIdAndUpdate() 方法并指定 {select: 'name'} 和 {new: true} 选项。具体实现如下：
// javascriptcn.com 代码示例
const userSchema = new mongoose.Schema({
username: String,
password: String
})
const User = mongoose.model('User', userSchema)
const session = await mongoose.startSession()
session.startTransaction()
try {
const opts = {session, select: 'username', new: true}
const user = await User.findByIdAndUpdate(userId, {username: 'newUsername'}, opts).exec()
await session.commitTransaction()
session.endSession()
} catch (error) {
await session.abortTransaction()
session.endSession()
}在上述代码中，我们使用 User.findByIdAndUpdate(userId, {username: 'newUsername'}, opts).exec() 方法查询出数据并加锁，然后执行更新操作。由于使用了 {new: true} 选项，这样可以返回更新后的文档。最后，我们使用 session.commitTransaction() 提交事务，或者使用 session.abortTransaction() 回滚事务，然后关闭 Session 对象。
应用实例
在实际开发中，通常需要使用锁机制来保证数据的一致性和可靠性。下面是一个简单的实例：在更新用户信息时，需要防止并发更新导致数据不一致或竞态条件的出现。
// javascriptcn.com 代码示例
const userSchema = new mongoose.Schema({
username: String,
password: String,
age: Number,
__v: {type: Number, default: 0}
})
const User = mongoose.model('User', userSchema)
async function updateUser(userId, data) {
const session = await mongoose.startSession()
session.startTransaction()
try {
const opts = {session, select: 'username age', new: true}
const user = await User.findOne({_id: userId}, opts).exec()
if (user.age > data.age) {
throw new Error('Invalid age')
}
user.username = data.username
user.age = data.age
await user.save(opts)
await session.commitTransaction()
session.endSession()
return user
} catch (error) {
await session.abortTransaction()
session.endSession()
throw error
}
}在上述代码中，我们使用 findOne() 方法并指定 {select: 'username age', new: true} 和 Session 对象来实现悲观锁。查询出数据后，对 age 字段进行判断，如果数据不一致，抛出异常。最后，执行更新操作，如果更新失败，则回滚事务。这样，我们就可以通过锁机制来保证数据的一致性和可靠性。
总结
本文介绍了 Mongoose 中的锁机制及其应用实例。乐观锁适用于并发冲突较少的场景，而悲观锁适用于并发冲突较多的场景。在使用悲观锁时，必须使用 Session 对象开启事务，以保证锁状态的一致性。在实际开发过程中，使用锁机制可以保证数据的一致性和可靠性，减少数据错误或竞态条件的出现。
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