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Java中的悲觀鎖與樂(lè)觀鎖是什么

更新時(shí)間：2020年09月08日 12:01:41 作者：崔笑顏

這篇文章主要介紹了Java中的悲觀鎖與樂(lè)觀鎖是什么，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)Java鎖的相關(guān)知識(shí)，感興趣的朋友可以了解下

樂(lè)觀鎖對(duì)應(yīng)于生活中樂(lè)觀的人總是想著事情往好的方向發(fā)展，悲觀鎖對(duì)應(yīng)于生活中悲觀的人總是想著事情往壞的方向發(fā)展。這兩種人各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能不以場(chǎng)景而定說(shuō)一種人好于另外一種人。

悲觀鎖

總是假設(shè)最壞的情況，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人會(huì)修改，所以每次在拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都會(huì)上鎖，這樣別人想拿這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)阻塞直到它拿到鎖（共享資源每次只給一個(gè)線程使用，其它線程阻塞，用完后再把資源轉(zhuǎn)讓給其它線程）。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制，比如行鎖，表鎖等，讀鎖，寫(xiě)鎖等，都是在做操作之前先上鎖。Java中synchronized和ReentrantLock等獨(dú)占鎖就是悲觀鎖思想的實(shí)現(xiàn)。

樂(lè)觀鎖

總是假設(shè)最好的情況，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人不會(huì)修改，所以不會(huì)上鎖，但是在更新的時(shí)候會(huì)判斷一下在此期間別人有沒(méi)有去更新這個(gè)數(shù)據(jù)，可以使用版本號(hào)機(jī)制和CAS算法實(shí)現(xiàn)。樂(lè)觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類(lèi)型，這樣可以提高吞吐量，像數(shù)據(jù)庫(kù)提供的類(lèi)似于write_condition機(jī)制，其實(shí)都是提供的樂(lè)觀鎖。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類(lèi)就是使用了樂(lè)觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS實(shí)現(xiàn)的。

兩種鎖的使用場(chǎng)景

從上面對(duì)兩種鎖的介紹，我們知道兩種鎖各有優(yōu)缺點(diǎn)，不可認(rèn)為一種好于另一種，像樂(lè)觀鎖適用于寫(xiě)比較少的情況下（多讀場(chǎng)景），即沖突真的很少發(fā)生的時(shí)候，這樣可以省去了鎖的開(kāi)銷(xiāo)，加大了系統(tǒng)的整個(gè)吞吐量。但如果是多寫(xiě)的情況，一般會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生沖突，這就會(huì)導(dǎo)致上層應(yīng)用會(huì)不斷的進(jìn)行retry，這樣反倒是降低了性能，所以一般多寫(xiě)的場(chǎng)景下用悲觀鎖就比較合適。

樂(lè)觀鎖常見(jiàn)的兩種實(shí)現(xiàn)方式樂(lè)觀鎖一般會(huì)使用版本號(hào)機(jī)制或CAS算法實(shí)現(xiàn)。

版本號(hào)機(jī)制

一般是在數(shù)據(jù)表中加上一個(gè)數(shù)據(jù)版本號(hào)version字段，表示數(shù)據(jù)被修改的次數(shù)，當(dāng)數(shù)據(jù)被修改時(shí)，version值會(huì)加一。當(dāng)線程A要更新數(shù)據(jù)值時(shí)，在讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)也會(huì)讀取version值，在提交更新時(shí)，若剛才讀取到的version值為當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中的version值相等時(shí)才更新，否則重試更新操作，直到更新成功。

舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：假設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中帳戶(hù)信息表中有一個(gè) version 字段，當(dāng)前值為 1 ；而當(dāng)前帳戶(hù)余額字段（ balance ）為 $100 。

操作員 A 此時(shí)將其讀出（ version=1 ），并從其帳戶(hù)余額中扣除 50（100-
在操作員 A 操作的過(guò)程中，操作員B 也讀入此用戶(hù)信息（ version=1 ），并從其帳戶(hù)余額中扣除 20（100-
操作員 A 完成了修改工作，將數(shù)據(jù)版本號(hào)加一（ version=2 ），連同帳戶(hù)扣除后余額（ balance=$50 ），提交至數(shù)據(jù)庫(kù)更新，此時(shí)由于提交數(shù)據(jù)版本大于數(shù)據(jù)庫(kù)記錄當(dāng)前版本，數(shù)據(jù)被更新，數(shù)據(jù)庫(kù)記錄 version 更新為 2 。
操作員 B 完成了操作，也將版本號(hào)加一（ version=2 ）試圖向數(shù)據(jù)庫(kù)提交數(shù)據(jù)（ balance=$80 ），但此時(shí)比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄版本時(shí)發(fā)現(xiàn)，操作員 B 提交的數(shù)據(jù)版本號(hào)為 2 ，數(shù)據(jù)庫(kù)記錄當(dāng)前版本也為 2 ，不滿足 “ 提交版本必須大于記錄當(dāng)前版本才能執(zhí)行更新 “ 的樂(lè)觀鎖策略，因此，操作員 B 的提交被駁回。這樣，就避免了操作員 B 用基于 version=1 的舊數(shù)據(jù)修改的結(jié)果覆蓋操作員A 的操作結(jié)果的可能。

CAS算法

即compare and swap（比較與交換），是一種有名的無(wú)鎖算法。無(wú)鎖編程，即不使用鎖的情況下實(shí)現(xiàn)多線程之間的變量同步，也就是在沒(méi)有線程被阻塞的情況下實(shí)現(xiàn)變量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non-blocking Synchronization）。CAS算法涉及到三個(gè)操作數(shù)

需要讀寫(xiě)的內(nèi)存值 V 進(jìn)行比較的值 A 擬寫(xiě)入的新值 B 當(dāng)且僅當(dāng) V 的值等于 A時(shí)，CAS通過(guò)原子方式用新值B來(lái)更新V的值，否則不會(huì)執(zhí)行任何操作（比較和替換是一個(gè)原子操作）。一般情況下是一個(gè)自旋操作，即不斷的重試。

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