path: root/2025/05/08/Multiplayer-Collaborative-Systems-tips/index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, minimum-scale=1.0">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">

    <meta name="author" content="韩暮秋">
    
        
            <meta name="subtitle" content="暮秋小屋">
            
                
                    <meta name="description" content="这里是暮秋小屋，思念和灵感的寄存处">
                    
                        
                            <meta name="keywords" content="韩暮秋,MuqiuHan,'Muqiu Han', 'muqiu han', muqiuhan">
                            

                                

                                    <title>
                                        
                                            多人协作系统中的实现策略 (CRDT，锁等实现方案） | 
                                                    暮秋小屋
                                    </title>

                                    
                                        
                                            <link rel="icon" href="/favicon.ico">
                                            

                                                        
                                                            
                                                                <!-- stylesheets list from _config.yml -->
                                                                
                                                                    <link rel="stylesheet" href="/css/style.css">
                                                                    
                                                                        

            
                <link rel="preload" href="/fonts/FZYouSongS-509R.woff2" as="font" type="font/woff2" crossorigin>

                                                                    
                                                                        
                                                                            <!-- scripts list from _config.yml -->
                                                                            
                                                                                <script
                                                                                    src="/js/menu.js"></script>
                                                                                
                                                                                    

                                                                                        
                                                                                            
                                                                                                <script
                                                                                                    src="https://polyfill.alicdn.com/polyfill.js?features=es6"></script>
                                                                                                <script
                                                                                                    id="MathJax-script"
                                                                                                    async
                                                                                                    src="https://lf6-cdn-tos.bytecdntp.com/cdn/expire-1-M/mathjax/3.2.0/es5/tex-mml-chtml.js"></script>
                                                                                                

                                                                                                    
                                                                                                        
  <meta name="generator" content="Hexo 6.3.0"></head>
  <body>
    <div class="wrapper">

      <div class="header">
  <div class="flex-container">
    <div class="header-inner">
      <div class="site-brand-container">
        <a href="/">
          
              暮秋小屋
                
        </a>
      </div>
      <div id="menu-btn" class="menu-btn" onclick="toggleMenu()">
        菜单
      </div>
      <nav class="site-nav">
        <ul class="menu-list">
          
            
                <li class="menu-item">
                  <a href="/">
                    主页
                  </a>
                </li>
                
                  
            
                <li class="menu-item">
                  <a href="/categories/gallery/">
                    日记本
                  </a>
                </li>
                
                  
            
                <li class="menu-item">
                  <a href="/tags/Medicine/">
                    泛医学
                  </a>
                </li>
                
                  
            
                <li class="menu-item">
                  <a href="/tags/Technique/">
                    计算机
                  </a>
                </li>
                
                  
            
                <li class="menu-item">
                  <a href="/tags/Life/">
                    生活
                  </a>
                </li>
                
                  
            
                <li class="menu-item">
                  <a href="/archives">
                    全部
                  </a>
                </li>
                
                  
            
                <li class="menu-item">
                  <a href="/about">
                    关于
                  </a>
                </li>
                
                  
                    
                      <li class="menu-item">
                        <a href="/search">搜索</a>
                      </li>
                      
        </ul>
      </nav>
    </div>
  </div>
</div>


      <div class="main">
        <div class="flex-container">
          <article id="post">

  
    <div class="post-head">
    <div class="post-info">
        <div class="tag-list">
            
                
                    <span class="post-tag">
                        <a href="/tags/Technique/">
                            Technique
                        </a>
                    </span>    
                           
            
        </div>
        <div class="post-title">
            
            
                多人协作系统中的实现策略 (CRDT，锁等实现方案）
            
            
        </div>
        <span class="post-date">
            May 8, 2025
        </span>
    </div>
    <div class="post-img">
        
            <div class="h-line-primary"></div>
              
    </div>
</div>
    <div class="post-content">
    <p>最近碰到一块业务：在系统中可以存在多个用户同时对某个项目信息进行编辑，这种多人协作的场景挺有意思的，不过在我们的业务中，并不需要实时协作，只需要保证不会出错就行，话虽如此，但也可以探索一下实时协作的实现方案，防止老年痴呆。</p>
<p>先来看看第一个方案 —— CRDT（Conflict-free Replicated Data Type，无冲突可复制数据类型）是一类数据结构，它保证了在分布式节点（或多客户端）上进行离线/并发更新后，无需中心协调、也无需人工干预，通过“合并策略”就能得到一致的最终状态。</p>
<p>核心思想是：所有并发操作都是幂等（idempotent）、可交换（commutative）的。</p>
<p>常见类型有：<br>
一、G-Counter（只能增计数器）<br>
二、PN-Counter（可增可减计数器）<br>
三、LWW-Register（最后写入胜出）<br>
四、结合 JSON 的树型 CRDT（如 <a target="_blank" rel="noopener" href="https://github.com/automerge/automerge">Automerge</a> / <a target="_blank" rel="noopener" href="https://yjs.dev/">Yjs</a>）</p>
<p>更多原理可参考 Decipad 博客“Collaborative and Offline Editing Using CRDTs”<sup class="footnote-ref"><a href="#fn1" id="fnref1">[1]</a></sup>。</p>
<blockquote>
<p>有一个挺有趣的 Rust 项目 <a target="_blank" rel="noopener" href="https://github.com/loro-dev/loro">Loro: Make your JSON data collaborative and version-controlled with CRDTs</a></p>
</blockquote>
<p>假设我的项目信息编辑页面允许多人实时/离线修改某个研究项目的“名称”、“描述”字段，前端用 SvelteKit + GraphQL 获取和提交变更：</p>
<figure class="highlight plaintext"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">┌── 用户 A 离线修改了 “description” 的若干段文本  </span><br><span class="line">└── 用户 B 同时在线修改了同一字段的其他段落  </span><br></pre></td></tr></table></figure>
<p>如果后端使用 CRDT（比如把 <code>description</code> 用 JSON-CRDT 存储），两次修改只要在任意顺序合并都能得到完整的内容：</p>
<p>首先，A 客户端本地 apply 操作并缓存，恢复网络后推给服务器；<br>
然后，服务器用 CRDT merge(A.delta, B.delta)，得到一致文档<br>
最后，服务器广播新文档到所有客户端，A/B 均得到相同结果</p>
<hr>
<p>好了说点实际符合业务场景的方案，首先想到的是悲观锁（Pessimistic Locking） ，思路是：用户打开编辑界面时，向后端申请“锁” → 其它用户尝试编辑时被拒绝 → 编辑完成后释放锁/超时自动释放。</p>
<p>假如有一个这样的锁表：</p>
<pre><code class="language-sql">CREATE TABLE project_lock (
    project_id UUID PRIMARY KEY,
    locked_by  UUID NOT NULL,
    expires_at TIMESTAMPTZ NOT NULL
);
</code></pre>
<p>可以在事务内申请它：</p>
<pre><code class="language-ts">const now = new Date();
const expires = new Date(now.getTime() + 5*60*1000); // 5 分钟后过期
await prisma.$transaction(async tx =&gt; &#123;
    const existing = await tx.project_lock.findUnique(&#123; where:&#123; project_id &#125; &#125;);
        
    if (existing &amp;&amp; existing.expires_at &gt; now) &#123;
	    throw new Error('项目正被人编辑');
	&#125;
        
    await tx.project_lock.upsert(&#123;
        where: &#123; project_id &#125;,
        update: &#123; locked_by: userId, expires_at: expires &#125;,
        create: &#123; project_id, locked_by: userId, expires_at: expires &#125;
    &#125;);
&#125;);
</code></pre>
<p>释放锁就直接从锁表里删掉对应的数据即可：</p>
<pre><code class="language-ts">await prisma.project_lock.delete(&#123; where:&#123; project_id &#125; &#125;);
</code></pre>
<p>前端的话，大概就是：</p>
<p>在进入编辑前请求一下 <code>/api/project/:id/lock</code> 之类的 API，失败则提示“被占用”；<br>
在 <code>onbeforeunload</code> 时执行 <code>/unlock</code>；<br>
超时后后端自动允许新锁。</p>
<hr>
<p>第二个方案是乐观并发控制（Optimistic Concurrency） ：记录资源的版本号或时间戳；客户端提交更新时带上自己的版本号，后端检查版本是否一致，不一致则认为冲突，返回 409，由客户端告知用户“数据已过期，请刷新后合并”。</p>
<p>具体实现中，可以尝试在 <code>project</code> 表加上 <code>version INT NOT NULL DEFAULT 1, updated_at TIMESTAMPTZ</code> ，然后更新项目时：</p>
<pre><code class="language-ts">async updateProject(parent, &#123; id, version, input &#125;, ctx) &#123;
    const result = await prisma.$executeRaw`
    UPDATE project
        SET name        = $&#123;input.name&#125;,
            description = $&#123;input.description&#125;,
            version     = version + 1,
            updated_at  = now()
    WHERE id = $&#123;id&#125; AND version = $&#123;version&#125;
	`;
    if (result === 0) &#123;
	    throw new ConflictException('版本冲突，请刷新后重试');
    &#125;
    return prisma.project.findUnique(&#123; where:&#123; id &#125; &#125;);
&#125;
</code></pre>
<p>前端捕获到冲突错误可以用一个弹窗提示“另有用户已更新此项目，是否合并/重新加载？”  之类的玩意儿。</p>
<hr>
<p>第三个方案是：操作转化（Operational Transformation，OT）</p>
<p>也就是记录用户每次的“操作”（insert/delete at position），服务器根据历史操作序列对并发操作做转化（transform），确保先到达的操作调整后再应用后到达的。</p>
<p>有一些实现案例：<br>
一、ShareDB（Node.js）<br>
二、Google Docs 中的同步算法</p>
<p>具体实现的话，可能要现在前端逐字符/块地包装成操作并 WebSocket 推送，服务器再维护一个“操作历史队列”，每来一个 op 就 transform 并 broadcast，而客户端收到广播后，按顺序 replay 保证视图一致。</p>
<hr>
<p>最后可能还可以用事件溯源（Event Sourcing）+ 场景命令模式来实现：</p>
<p>不直接存状态，而是存所有“命令 / 事件”（Event），回放事件得到当前状态。冲突通过合并策略或补偿事件（Compensating Events）解决。</p>
<p>例如：<br>
在每次更新时推送 <code>ProjectUpdated &#123; projectId, fieldsChanged, userId, timestamp &#125;</code>  ，<br>
然后写入事件存储（如 Kafka / EventStoreDB），<br>
读端 Consumer 按顺序重建最新状态或按领域聚合  ，<br>
最后在并发时如果两个事件都修改了同一字段，可在写端做校验/补偿，或在读端做最后写入胜出等策略 。</p>
<hr>
<p>总结来说，</p>
<ul>
<li>CRDT 最擅长 去中心化、离线编辑、自动合并；</li>
<li>若不引入 CRDT，可根据业务侧重点选用：
<ol>
<li>悲观锁 → 强制串行编辑，简单粗暴；</li>
<li>乐观并发 → 适合大多数业务场景，成本低；</li>
<li>OT → 适合富文本或实时协同场景，复杂度中等；</li>
<li>事件溯源 → 适合需要全历史审计、可回放的场景。</li>
</ol>
</li>
</ul>
<hr>
<hr class="footnotes-sep">
<section class="footnotes">
<ol class="footnotes-list">
<li id="fn1" class="footnote-item"><p>Decipad 博客 “Collaborative and Offline Editing Using CRDTs”<br>
<a target="_blank" rel="noopener" href="https://www.decipad.com/blog/decipads-innovative-method-collaborative-and-offline-editing-using-crdts">https://www.decipad.com/blog/decipads-innovative-method-collaborative-and-offline-editing-using-crdts</a> <a href="#fnref1" class="footnote-backref">↩︎</a></p>
</li>
</ol>
</section>

</div> 

<script>
    window.onload = detectors();
</script>
    <div class="post-footer">
    <div class="h-line-primary"></div>
    <nav class="post-nav">
        <div class="prev-item">
           
                <div class="icon arrow-left"></div>
                <div class="post-link">
                    <a href="/2025/05/12/%E4%BA%8C%E3%80%87%E4%BA%8C%E4%BA%94%E5%B9%B4%E4%BA%94%E6%9C%88%E5%8D%81%E4%BA%8C%E6%97%A5/">Prev</a>
                </div>
            
        </div>
        <div class="next-item">
            
                <div class="icon arrow-right"></div>
                <div class="post-link">
                  <a href="/2025/05/07/nestjs-bullmq-mail-business/">Next</a>  
                </div>  
            
        </div>
    </nav>
</div>

    
      <div class="post-comment">

     

     
    
    

</div>
     
  
</article>
        </div>
      </div>
      
      <div class="footer">
    <div class="flex-container">
        <div class="footer-text">
            
                        
                            韩暮秋 |
                                
                                    
                                        希望路过的人可以添点柴火让这里暖和点
                                        
        </div>
    </div>
</div>


    </div>
    
    <script src="/js/mermaid-zoom.js"></script>

  </body>
</html>