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Java中的悲觀鎖與樂觀鎖是什么

 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

樂觀鎖對(duì)應(yīng)于生活中樂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),不能不以場景而定說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)庫里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制,比如行鎖,表鎖等,讀鎖,寫鎖等,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)。樂觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類型,這樣可以提高吞吐量,像數(shù)據(jù)庫提供的類似于write_condition機(jī)制,其實(shí)都是提供的樂觀鎖。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用了樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS實(shí)現(xiàn)的。

兩種鎖的使用場景

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,像樂觀鎖適用于寫比較少的情況下(多讀場景),即沖突真的很少發(fā)生的時(shí)候,這樣可以省去了鎖的開銷,加大了系統(tǒng)的整個(gè)吞吐量。但如果是多寫的情況,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,所以一般多寫的場景下用悲觀鎖就比較合適。

樂觀鎖常見的兩種實(shí)現(xiàn)方式 樂觀鎖一般會(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)簡單的例子: 假設(shè)數(shù)據(jù)庫中帳戶信息表中有一個(gè) version 字段,當(dāng)前值為 1 ;而當(dāng)前帳戶余額字段( balance )為 $100 。

  1. 操作員 A 此時(shí)將其讀出( version=1 ),并從其帳戶余額中扣除 50(100-
  2. 在操作員 A 操作的過程中,操作員B 也讀入此用戶信息( version=1 ),并從其帳戶余額中扣除 20(100-
  3. 操作員 A 完成了修改工作,將數(shù)據(jù)版本號(hào)加一( version=2 ),連同帳戶扣除后余額( balance=$50 ),提交至數(shù)據(jù)庫更新,此時(shí)由于提交數(shù)據(jù)版本大于數(shù)據(jù)庫記錄當(dāng)前版本,數(shù)據(jù)被更新,數(shù)據(jù)庫記錄 version 更新為 2 。
  4. 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)庫提交數(shù)據(jù)( balance=$80 ),但此時(shí)比對(duì)數(shù)據(jù)庫記錄版本時(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),是一種有名的無鎖算法。無鎖編程,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)

需要讀寫的內(nèi)存值 V 進(jìn)行比較的值 A 擬寫入的新值 B 當(dāng)且僅當(dāng) V 的值等于 A時(shí),CAS通過原子方式用新值B來更新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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