乐观锁和悲观锁-蒲公英云

乐观锁和悲观锁

这个问题经常在面试中被问到，在此做个记录！

一.乐观锁

乐观锁就是总是认为事情总是朝着好的方向发展，总是假设最好的情况，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在提交的时候会去判断一下在此之前有没有人改过这条数据。乐观锁主要通过版本控制和CAS算法实现。乐观锁适用于读比较多的场景，能获得比较好的吞吐量。

1.版本号机制：

一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段，表示数据被修改的次数，当数据被修改时，version值会加一。当线程A要更新数据值时，在读取数据的同时也会读取version值，在提交更新时，若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功。

2.CAS算法

即compare and swap（比较与交换），是一种有名的无锁算法。无锁编程，即不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步，也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non-blocking Synchronization）。CAS算法涉及到三个操作数
需要读写的内存值 V
进行比较的值 A
拟写入的新值 B
当且仅当 V 的值等于 A时，CAS通过原子方式用新值B来更新V的值，否则不会执行任何操作（比较和替换是一个原子操作）。一般情况下是一个自旋操作，即不断的重试。

3.乐观锁的问题

1 ABA 问题
如果一个变量V初次读取的时候是A值，并且在准备赋值的时候检查到它仍然是A值，那我们就能说明它的值没有被其他线程修改过了吗？很明显是不能的，因为在这段时间它的值可能被改为其他值，然后又改回A，那CAS操作就会误认为它从来没有被修改过。这个问题被称为CAS操作的 “ABA”问题。
JDK 1.5 以后的 AtomicStampedReference 类就提供了此种能力，其中的 compareAndSet 方法就是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，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。
2 循环时间长开销大
自旋CAS（也就是不成功就一直循环执行直到成功）如果长时间不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。如果JVM能支持处理器提供的pause指令那么效率会有一定的提升，pause指令有两个作用，第一它可以延迟流水线执行指令（de-pipeline）,使CPU不会消耗过多的执行资源，延迟的时间取决于具体实现的版本，在一些处理器上延迟时间是零。第二它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突（memory order violation）而引起CPU流水线被清空（CPU pipeline flush），从而提高CPU的执行效率。

二.悲观锁

所谓悲观锁，就是总是认为事情总是朝着不好的方向发展，总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以在拿数据的时候就加锁，这样别人想拿同个数据的时候就会阻塞。传统的关系型数据库很多就用到了这种锁机制，如：行锁、表锁、读锁和写锁等，都是在操作之前就加上锁。Java中synchronized和ReentrantLock等独占锁就是悲观锁思想的实现。悲观锁适用于写比较多的场景。