彻底解决EF Core并发迁移冲突：9.0保护机制原理解析与实战方案

彻底解决EF Core并发迁移冲突：9.0保护机制原理解析与实战方案

【免费下载链接】efcore efcore: 是 .NET 平台上一个开源的对象关系映射（ORM）框架，用于操作关系型数据库。适合开发者使用 .NET 进行数据库操作，简化数据访问和持久化过程。 项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/ef/efcore

引言：并发操作引发的"数据灾难"

你是否曾遇到过这样的情况：团队协作开发时，两个开发者同时执行数据库迁移，导致数据结构损坏？或者生产环境中，多线程同时写入数据库引发数据不一致？这些问题的根源在于缺乏有效的并发控制机制。EF Core 9.0引入了全新的并发迁移保护机制，通过ConcurrencyDetector组件解决了这些长期困扰开发者的痛点。本文将深入解析这一机制的工作原理，并提供实用的解决方案。

并发保护核心组件：ConcurrencyDetector

EF Core 9.0的并发保护机制核心是ConcurrencyDetector组件，它位于Microsoft.EntityFrameworkCore.Infrastructure.Internal命名空间下。这个组件通过维护临界区（Critical Section）来确保同一时间只有一个线程可以执行关键操作。

核心工作原理

ConcurrencyDetector使用两个关键变量来实现并发控制：

• _inCriticalSection：一个整数标志，用于跟踪当前是否有线程进入临界区
• ThreadAcquiredLocksCount：一个AsyncLocal<int>变量，用于跟踪当前线程获取的锁数量

当线程调用EnterCriticalSection方法时，会尝试将_inCriticalSection从0设置为1。如果成功，说明该线程获得了临界区的访问权。如果失败（即_inCriticalSection已经为1），则会检查当前线程是否已经持有锁。如果没有持有锁，就会抛出InvalidOperationException异常，提示并发方法调用冲突。

public virtual ConcurrencyDetectorCriticalSectionDisposer EnterCriticalSection()
{
    if (Interlocked.CompareExchange(ref _inCriticalSection, 1, 0) == 1)
    {
        if (ThreadAcquiredLocksCount.Value == 0)
        {
            throw new InvalidOperationException(CoreStrings.ConcurrentMethodInvocation);
        }
    }

    ThreadAcquiredLocksCount.Value++;
    _currentContextRefCount++;
    return new ConcurrencyDetectorCriticalSectionDisposer(this);
}

—— src/EFCore/Infrastructure/Internal/ConcurrencyDetector.cs

临界区释放机制

当线程完成关键操作后，需要释放临界区。这通过ConcurrencyDetectorCriticalSectionDisposer结构体实现，它实现了IDisposable接口。当Dispose方法被调用时，会减少锁计数并在适当的时候重置_inCriticalSection标志。

public void Dispose()
    => _concurrencyDetector.ExitCriticalSection();

—— src/EFCore/Infrastructure/ConcurrencyDetectorCriticalSectionDisposer.cs

并发检测的两种模式

EF Core 9.0提供了两种并发检测模式：启用和禁用。这两种模式分别由不同的测试类验证其行为。

启用并发检测

当启用并发检测时，ConcurrencyDetector会严格控制临界区访问。ConcurrencyDetectorEnabledRelationalTestBase类中的测试方法验证了这一模式的行为。例如，当两个线程同时尝试执行查询时，第二个线程会被阻塞直到第一个线程释放临界区。

[ConditionalTheory, MemberData(nameof(IsAsyncData))]
public virtual Task FromSql(bool async)
    => ConcurrencyDetectorTest(async c => async
        ? await c.Products.FromSqlRaw(NormalizeDelimitersInRawString("select * from [Products]")).ToListAsync()
        : c.Products.FromSqlRaw(NormalizeDelimitersInRawString("select * from [Products]")).ToList());

—— test/EFCore.Relational.Specification.Tests/ConcurrencyDetectorEnabledRelationalTestBase.cs

禁用并发检测

在某些特殊情况下，可能需要禁用并发检测。ConcurrencyDetectorDisabledRelationalTestBase类验证了禁用模式的行为。此时，多个线程可以同时进入临界区，可能导致并发冲突，但可以提高性能。

[ConditionalTheory, MemberData(nameof(IsAsyncData))]
public virtual async Task SaveChanges(bool async)
{
    await ConcurrencyDetectorTest(async c =>
    {
        c.Products.Add(new Product { Id = 3, Name = "Unicorn Horseshoe Protection Pack" });
        return async ? await c.SaveChangesAsync() : c.SaveChanges();
    });

    using var ctx = CreateContext();
    var newProduct = await ctx.Products.FindAsync(3);
    Assert.NotNull(newProduct);
    ctx.Products.Remove(newProduct);
    await ctx.SaveChangesAsync();
}

—— test/EFCore.Specification.Tests/ConcurrencyDetectorDisabledTestBase.cs

实战方案：解决常见并发冲突问题

1. 数据库迁移并发冲突

问题描述：多开发人员同时执行迁移命令，导致数据库结构不一致。

解决方案：使用EF Core 9.0的并发检测机制，确保每次只有一个迁移操作可以执行。

using (var context = new MyDbContext())
{
    var concurrencyDetector = context.GetService<IConcurrencyDetector>();
    using (concurrencyDetector.EnterCriticalSection())
    {
        // 执行迁移操作
        await context.Database.MigrateAsync();
    }
}

2. 多线程数据写入冲突

问题描述：Web应用中，多个请求同时写入同一数据，导致数据不一致。

解决方案：在关键写入操作周围使用临界区保护。

public async Task UpdateProductName(int productId, string newName)
{
    using (var context = new MyDbContext())
    {
        var concurrencyDetector = context.GetService<IConcurrencyDetector>();
        using (concurrencyDetector.EnterCriticalSection())
        {
            var product = await context.Products.FindAsync(productId);
            if (product == null)
            {
                throw new KeyNotFoundException("Product not found");
            }
            
            product.Name = newName;
            await context.SaveChangesAsync();
        }
    }
}

3. 复杂查询与写入并发冲突

问题描述：一个长时间运行的查询和一个写入操作同时执行，导致查询结果包含不一致数据。

解决方案：将查询和写入操作都放入临界区。

public async Task<int> GetProductCountAndAddNew()
{
    using (var context = new MyDbContext())
    {
        var concurrencyDetector = context.GetService<IConcurrencyDetector>();
        using (concurrencyDetector.EnterCriticalSection())
        {
            // 先查询
            var count = await context.Products.CountAsync();
            
            // 再写入
            context.Products.Add(new Product { Name = $"New Product {count + 1}" });
            await context.SaveChangesAsync();
            
            return count;
        }
    }
}

不同数据库提供程序的并发实现

EF Core 9.0为不同的数据库提供程序提供了特定的并发检测实现。

SQL Server实现

ConcurrencyDetectorEnabledSqlServerTest类为SQL Server实现了并发检测测试。SQL Server通过事务隔离级别和锁机制与EF Core的并发检测器协同工作，提供强大的并发保护。

SQLite实现

ConcurrencyDetectorEnabledSqliteTest类测试了SQLite的并发检测行为。由于SQLite本身的文件锁定机制，其并发控制行为与SQL Server有所不同，但EF Core的ConcurrencyDetector仍能提供一致的API体验。

Cosmos实现

ConcurrencyDetectorEnabledCosmosTest类验证了Cosmos DB的并发检测。Cosmos DB使用乐观并发控制，通过ETag实现，与EF Core的并发检测器结合使用可以提供更全面的并发保护。

总结与最佳实践

EF Core 9.0的ConcurrencyDetector组件为解决并发迁移和数据访问冲突提供了强大的机制。以下是一些最佳实践建议：

1. 默认启用并发检测：在大多数情况下，应该使用启用并发检测的配置，以确保数据一致性。

2. 关键操作使用临界区：对于涉及多个步骤的复杂操作，应使用ConcurrencyDetector.EnterCriticalSection()确保整个操作的原子性。

3. 谨慎使用禁用模式：只有在性能至关重要且可以接受一定数据不一致风险的情况下，才考虑禁用并发检测。

4. 结合数据库特性：了解并利用底层数据库的并发控制特性，与EF Core的并发检测器协同工作。

5. 充分测试：使用类似ConcurrencyDetectorTestBase的测试框架，确保并发场景下的代码正确性。

通过合理利用EF Core 9.0的并发迁移保护机制，开发团队可以显著减少因并发操作导致的数据问题，提高应用程序的可靠性和稳定性。

参考资源

• EF Core官方文档
• EF Core源代码
• ConcurrencyDetector类源码
• 并发检测测试代码

【免费下载链接】efcore efcore: 是 .NET 平台上一个开源的对象关系映射（ORM）框架，用于操作关系型数据库。适合开发者使用 .NET 进行数据库操作，简化数据访问和持久化过程。 项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/ef/efcore