请你谈谈多线程基本知识 - 乐观锁与悲观锁的适用场景

1 乐观锁(Optimistic Locking )

乐观锁(Optimistic Locking )相对于悲观锁而言,乐观锁机制采取更加宽松的加锁机制。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现,以保证操作最大程度的独占性 。但随之而来的就是数据库性能的大量开销,特别是对长事务而言,这样的开销往往无法承受。而乐观锁机制在一定程度上解决了这个问题。乐观锁,大多是基于数据版本(version)记录机制实现 。何谓数据版本?即为数据增加一个版本标识,在基于数据库表的版本解决方案中,一般是通过为数据库表增加一个 version字段来实现。读取数据时,将此版本号一同读出,之后更新时,对此版本号加一。此时,将提交数据的版本与数据库表对应记录的当前版本进行比对,如果提交的数据版本号等于数据库表当前版本号,则予以更新,否则认为是过期数据。

读完上面这一段,我们应该已经知道乐观锁的意思了,也就是说大部分乐观锁其实就是加了版本号version字段,根据这个字段实现的乐观锁机制,那么还有什么方式可以实现乐观锁呢,聪明的你肯定已经想到了CAS,对的,CAS(compare and swap)比较并修改,CAS需要三个参数,内存地址V,旧的预期值A和新值B,只有当V的值等于A时,才会将V的值改为B。

目前乐观锁的实现方式上我们知道了有版本号机制和CAS机制,那么这两种机制会带来什么问题呢?

首先就是CAS会有ABA问题的出现,什么是ABA问题呢?ABA问题就是张三放桌子100块钱,中间李四拿100块钱用了,用完之后又放了100块到桌子上,等张三回来,发现还是100块,就以为还是他的100块,其实,这个100块钱已经发生了变化,这就是经典的ABA问题。这种问题怎么解决了,也就是上面我们所说的版本号机制,加入版本号(版本号必须是顺序递增的)之后,判断版本,只有当版本号相同时才更改值,然后版本号+1;在更新值的时候如果发现版本号不匹配也就不再进行更改了,这样就可以避免ABA问题了

但是CAS自旋会一直尝试获取锁,如果一直获取不到锁的情况下,此时CPU就会爆表,带来非常大的开销。所以综上所述,乐观锁比较适合读多写少的场景,这样冲突就真的很少发生,也就降低了加锁的成本;但是如果经常产生冲突,应用不断的尝试加锁,反而会影响系统性能,此时就不如使用悲观锁了!

2 悲观锁

悲观锁就是:不管做啥,都假设是冲突的场景,场景:不管谁来获取资源,都要先拿到锁,这也就是通俗点讲悲观锁的概念了,下面还是按照惯例看下正统说法:

悲观锁,正如其名,具有强烈的独占和排他性。它指的是对数据被外界(包括本系统当前的其他事务,以及来自外部系统的事务处理)修改持保守态度,因此,在整个数据处理过程中,将数据处于锁定状态。悲观锁的实现,往往依靠数据库提供的锁机制(也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性,否则,即使在本系统中实现了加锁机制,也无法保证外部系统不会修改数据)。 那么,既然如此的话悲观锁又都有什么优缺点呢,首先优点就是,保证多线程下顺序读写,防止脏数据产生,缺点就是并发场景下性能显著下降。

所以与乐观锁相对应的悲观锁的适用场景就是读少写多 的场景,这种场景下,冲突多,所以悲观锁很适合。目前我了解的悲观锁实现方式有Lock和Synchronized,其次就是MySQL的for update语句:MySQL中查询语句,select ... for update 此时就是对数据加了排它锁,排它锁也是一种悲观锁。所以我们对该数据的访问会对该数据进行加锁,后面来的对该数据的操作都会排队等侯,直到拿到锁。

除了MySql中查询语句使用的悲观锁,工作中还有好多地方用到了乐观锁悲观锁,比如说,java.util.concurrent.Atomic下的原子变量是使用CAS机制,Elasticsearch是使用了version的乐观锁机制。

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