乐观锁与悲观锁

悲观锁(Pessimistic Lock)

  • 悲观锁是保证只有自己能进行操作。在每次获取数据的时候,都担心数据已经被修改过,因此在每次获取数据之前都要进行加锁,确保在使用数据的时候不会被别人修改过。但是这也导致了别人想要获取该数据时就会堵塞直到它拿到锁。简而言之,共享资源每次只给一个线程使用,其它线程阻塞,用完后再把资源转让给其它线程。
  • Java中synchronizedReentranLock等独占锁就是典型的悲观锁思想的实例。

乐观锁(Optimistic Lock)

  • 乐观锁是通过自身的更新来保证同步。它不像悲观锁需要加锁,这样可以提高吞吐量。但是乐观锁会在更新数据的时候判断在此期间该数据是否有更新,如果有更新就会重新获取,再进行判断,如此循环。直到拿到的数据是没有被修改过的才对数据进行更新。
  • 乐观锁的思想可以使用版本号机制CAS算法实现。
  • 在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。

乐观锁常见的实现方式

版本号机制

  • 一般是在数据表上加上一个数据版本号version字段,每当数据被修改时,version的值就会加一。比如线程A要进行更新数据的操作,在读取数据的同时也会读取version值,在提交更新的时候,会把之前读取到的version值和当前数据库中的version值进行判断,只有相等才能进行更新,否则重新开始更新数据操作。

CAS(Compare and Swap )算法

  • CAS算法涉及到三个操作数:

    1. 需要读写的主内存中存放的V值,所有线程共享。
    2. 从内存中读取的V值A存放在线程的帧栈中,每个线程私有。
    3. 拟写入的新值B
  • 主存中保存V值,线程中要使用V值要先从主存中读取V值到线程的工作内存A中,然后计算后变成B值,最后再把B值写回到内存V值中。多个线程共用V值都是如此操作。CAS的核心是在将B值写入到V之前要比较A值和V值是否相同,如果不相同证明此时V值已经被其他线程改变,重新将V值赋给A,并重新计算得到B,如果相同,则将B值赋给V。

    if (A==V)
    {
        V = B
        return B;
    }   
    

CAS中的ABA问题

  • 如果一开始位置V得到的旧值是a,当进行赋值操作时再次读取发现任然是a,并不能说明变量没有被其它线程改变过。有可能是其它线程将变量改为了b,后来又改回了a。大部分情况下ABA问题不会影响程序并发的正确性。

ABA问题的解决

  • 在变量前面追加版本号:每次变量更新就把版本号加1,则A-B-A就变成1A-2B-3A。
  • atomic包下的AtomicStampedReference类:其compareAndSet方法首先检查当前引用是否等于预期引用,并且当前标志是否等于预期标志,如果全部相等,以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

两种锁的使用选择

  • 乐观和悲观没有绝对的对错,两种锁各自的优缺点。乐观锁可以省去锁的开销,加大吞吐量。但是在多写的情况下便会经常产生冲突,导致一直在重试循环,这又降低了性能。
  • 总的来说,读取频繁使用乐观锁,写入频繁使用悲观锁

参考

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