Spring Boot 中高并发场景下的数据一致性问题与解决方案

引言

在高并发场景下，数据一致性是一个常见的挑战。尤其是在 Spring Boot 项目中，使用 @Transactional 注解时，如果没有正确处理并发问题，可能会导致数据不一致的情况。例如，在用户注册接口中，多个并发请求可能会同时判断用户名是否存在，导致多个请求都成功插入了相同的用户名。
下面将结合一个实际案例，探讨如何在高并发场景下保证数据一致性，并提供完整的解决方案。

问题描述

假设我们有一个用户注册接口，逻辑如下：

检查数据库中是否已存在该用户名。
如果用户名已存在，返回错误提示。
如果用户名不存在，插入新用户。

在高并发场景下，可能会出现以下问题：

多个请求同时检查用户名是否存在，发现用户名不存在。
多个请求同时插入相同的用户名，导致数据不一致。

解决方案

1. 数据库唯一约束

在数据库层面为用户名字段添加唯一约束，确保即使多个请求同时插入相同的用户名，数据库也会抛出唯一约束冲突异常。

ALTER TABLE user ADD CONSTRAINT unique_username UNIQUE (username);

优点：

简单高效，完全依赖数据库的约束机制。
无需额外代码逻辑。

缺点：

需要数据库支持唯一约束。

2. 自定义业务异常

定义一个自定义的业务异常类，用于表示用户名已存在的错误。

public class BusinessException extends RuntimeException {public BusinessException(String message) {super(message);}
}

在业务逻辑中，抛出自定义的 BusinessException。

@Transactional
public void addUser(String username) {User existingUser = userRepository.findByUsername(username);if (existingUser != null) {throw new BusinessException("用户名已存在，请修改后重试");}User newUser = new User();newUser.setUsername(username);userRepository.save(newUser);
}

3. 全局异常处理

使用 Spring 的 @ControllerAdvice 和 @ExceptionHandler 实现全局异常处理，捕获 BusinessException 并返回统一的错误响应。

import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {@ExceptionHandler(BusinessException.class)public ResponseEntity<String> handleBusinessException(BusinessException ex) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).body(ex.getMessage());}@ExceptionHandler(Exception.class)public ResponseEntity<String> handleException(Exception ex) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body("系统繁忙，请稍后重试");}
}

4. 统一的错误响应格式

定义一个统一的错误响应格式，提供更友好的错误提示。

public class ErrorResponse {private int status;private String message;public ErrorResponse(int status, String message) {this.status = status;this.message = message;}// getters and setters
}

修改全局异常处理类，返回统一的错误响应格式。

@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {@ExceptionHandler(BusinessException.class)public ResponseEntity<ErrorResponse> handleBusinessException(BusinessException ex) {ErrorResponse errorResponse = new ErrorResponse(HttpStatus.BAD_REQUEST.value(), ex.getMessage());return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).body(errorResponse);}@ExceptionHandler(Exception.class)public ResponseEntity<ErrorResponse> handleException(Exception ex) {ErrorResponse errorResponse = new ErrorResponse(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR.value(), "系统繁忙，请稍后重试");return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(errorResponse);}
}

5. Controller 层调用

在 Controller 层调用业务逻辑，并处理可能的异常。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {@Autowiredprivate UserService userService;@PostMappingpublic ResponseEntity<String> addUser(@RequestParam String username) {try {userService.addUser(username);return ResponseEntity.ok("用户创建成功");} catch (BusinessException e) {return ResponseEntity.badRequest().body(e.getMessage());} catch (Exception e) {return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body("系统繁忙，请稍后重试");}}
}

6. 前端处理错误响应

在前端（如 Vue、React 等），可以根据返回的错误响应格式，显示友好的错误提示。

axios.post('/users', { username: 'test' }).then(response => {console.log('用户创建成功:', response.data);}).catch(error => {if (error.response) {// 显示后端返回的错误信息alert(error.response.data.message);} else {alert('请求失败，请检查网络连接');}});