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概念

悲觀鎖(Pessimistic?Lock)

總是假設(shè)最壞的情況，每次拿數(shù)據(jù)的時候，都認(rèn)為別人也會修改，所以每次都會加鎖。當(dāng)要對數(shù)據(jù)庫中的一條數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的時候，為了避免同時被其他人修改，最好的辦法就是直接對該數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖以防止并發(fā)。這種借助數(shù)據(jù)庫鎖機(jī)制，在修改數(shù)據(jù)之前先鎖定，再修改的方式被稱之為悲觀并發(fā)控制【Pessimistic?Concurrency?Control，縮寫“PCC”，又名“悲觀鎖”】。

悲觀鎖，正如其名，具有強(qiáng)烈的獨占和排他特性。它指的是對數(shù)據(jù)被外界(包括本系統(tǒng)當(dāng)前的其他事務(wù)，以及來自外部系統(tǒng)的事務(wù)處理)修改持保守態(tài)度。因此，在整個數(shù)據(jù)處理過程中，將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。悲觀鎖的實現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫提供的鎖機(jī)制(也只有數(shù)據(jù)庫層提供的鎖機(jī)制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問的排他性，否則，即使在本系統(tǒng)中實現(xiàn)了加鎖機(jī)制，也無法保證外部系統(tǒng)不會修改數(shù)據(jù))。

樂觀鎖(Optimistic?Locking)

樂觀鎖是相對悲觀鎖而言的，總是假設(shè)最好的情況，每次拿數(shù)據(jù)的時候，都認(rèn)為別人不會修改。但是在更新數(shù)據(jù)的時候，會判斷再次期間有沒有人去修改這個數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)被修改了即產(chǎn)生了沖突，則返回給用戶錯誤的信息，讓用戶決定如何去做。樂觀鎖適用于讀操作多的場景，這樣可以提高程序的吞吐量。

基本原理

實現(xiàn)方式

悲觀鎖

悲觀鎖的實現(xiàn)是依賴于數(shù)據(jù)庫提供的鎖機(jī)制，流程如下：

修改記錄前，對記錄加上排他鎖(exclusive?locking)

如果加鎖失敗，說明這條數(shù)據(jù)正在被修改，那么當(dāng)前查詢要等待或者拋出異常，這由開發(fā)者決定

如果加鎖成功，可以對這條數(shù)據(jù)修改了，事務(wù)完成解鎖

加鎖修改期間，其他事務(wù)也想對這條記錄進(jìn)行操作時，都要等待或者直接拋出異常

注意：在使用?mysql?Innodb?引擎實現(xiàn)悲觀鎖時，必須關(guān)閉?mysql?的自動提交屬性，因為?MySQL?默認(rèn)使用?autocommit?模式，也就是說，當(dāng)你執(zhí)行一個更新操作后，MySQL?會立刻將結(jié)果進(jìn)行提交。執(zhí)行：set?autocommit?=?0;

樂觀鎖

通常有兩種實現(xiàn)方式：

1、版本號方式，由用戶來實現(xiàn)

2、CAS(Compare?And?Set)

下面以一個例子來理解悲觀鎖和樂觀鎖的機(jī)制

A和B用戶最近都想吃豬肉脯，于是他們打開了購物網(wǎng)站，并且找到了同一家賣豬肉脯的店鋪。

該店鋪的商品表goods和表數(shù)據(jù)如下：

id	name	num
1	豬肉脯	1
2	牛肉干	1

從表中可以看到豬肉脯目前的數(shù)量只有1個了。在不加鎖的情況下，如果A，B同時下單，就有可能導(dǎo)致超賣。

悲觀鎖解決：

利用悲觀鎖的解決思路是，我們認(rèn)為數(shù)據(jù)修改產(chǎn)生沖突的概率比較大，所以在更新之前，我們顯示的對要修改的記錄進(jìn)行加鎖，直到自己修改完再釋放鎖。加鎖期間只有自己可以進(jìn)行讀寫，其他事務(wù)只能讀不能寫。

A下單前先給豬肉脯這行數(shù)據(jù)（id=1）加上悲觀鎖（行鎖）。此時這行數(shù)據(jù)只能A來操作，也就是只有A能買。B想買就必須一直等待。

當(dāng)A買好后，B再想去買的時候會發(fā)現(xiàn)數(shù)量已經(jīng)為0，那么B看到后就會放棄購買。

那么如何給豬肉脯也就是id=1這條數(shù)據(jù)加上悲觀鎖鎖呢？我們可以通過以下語句給id=1的這行數(shù)據(jù)加上悲觀鎖

select?num?from?goods?where?id?=?1?for?update;

通過開啟mysql的兩個會話來分析整個悲觀鎖的執(zhí)行過程

1、事務(wù)A執(zhí)行命令給id?=?1的數(shù)據(jù)上悲觀鎖準(zhǔn)備更新數(shù)據(jù)

//0.開始事務(wù)begin; //1.查詢出商品庫存信息select num from goods where id = 1 for update;//2.修改商品庫存為2update?goods?set?num?=?0?where?id?=?1;//3.提交事務(wù)commit;

2、事務(wù)B也去給id?=?1的數(shù)據(jù)上悲觀鎖準(zhǔn)備更新數(shù)據(jù)

//0.開始事務(wù)begin; //1.查詢出商品庫存信息select num from goods where id = 1 for update;

事務(wù)B將會阻塞，一直在等待A釋放鎖，如果A長期不釋放鎖，那么最終事務(wù)B將會報錯(超時)

3、當(dāng)事務(wù)A執(zhí)行完成后，事務(wù)B拿到了鎖，此時獲取到的商品數(shù)為0，那么B看到后，就知道沒有庫存了。

樂觀鎖解決：

版本號方式

id	name	num	version
1	豬肉脯	1	0
2	牛肉干	1	0

使用樂觀鎖的解決思路是，我們認(rèn)為數(shù)據(jù)修改產(chǎn)生的沖突的概率不大，多個事務(wù)在修改數(shù)據(jù)之前，先查出版本號，在修改的時候，把當(dāng)前版本號作為修改條件，只會有一個事務(wù)可以修改成功，其他事務(wù)則會失敗

A和B同事將id?=?1的豬肉鋪的數(shù)據(jù)查出來，然后A先買，A將id?=?1的version=?1作為條件進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，即數(shù)量-1，并且將版本號+1

此時版本號變?yōu)?，A此時就完成了商品的購買。最后B開始賣，B也將id?=?1和version?=?0作為條件，進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，但是更新完后發(fā)現(xiàn)更新的數(shù)據(jù)行數(shù)為0，此時說明已經(jīng)有人改動過數(shù)據(jù)，此時就應(yīng)該提示用戶重新查看最新數(shù)據(jù)購買。

1、A事務(wù)和B事務(wù)同時查找id?=?1?的數(shù)量和版本號

select?num,?version?from?goods?where?id?= 1;//此時得到的值分別為1 和 0

2、事務(wù)A進(jìn)行購買

update?goods?set?num?=?num?-?1,?version?=?version?+?1?where?id?=?1;select?num,?version?from?goods?where?id?=?1;//此時得到的值為0和1

3、事務(wù)B進(jìn)行購買

update?goods?set?num?=?num?-?1,?version?=?version?+?1?where?id?=?1?and?version?=?1;//購買失敗

CAS方式

CAS是一種樂觀鎖實現(xiàn)方式，顧名思義就是先比較后更新。在對一個數(shù)據(jù)進(jìn)行更新前，先持有對這個數(shù)據(jù)原有值的備份。比如，要將a=2更新為a=3，在進(jìn)行更新前會比較此刻a是否為2.如果是2，才會進(jìn)行更新操作。當(dāng)多個線程嘗試使用CAS同時更新一個變量時，只有一個線程能夠成功，其余都是失敗。失敗的線程不會被掛起，而是被告知這次競爭失敗，并且可以再次嘗試。

其代碼實現(xiàn)如下：

int compare_and_swap(int* reg, int oldval, int newval) { ATOMIC(); int old_reg_val = *reg; if (old_reg_val == oldval) *reg = newval; END_ATOMIC(); return old_reg_val;}

因為其實現(xiàn)方式與version方式類似，此處不再贅述

使用場景

切不可說某種鎖優(yōu)于另外一種鎖，每種鎖都有其適合的場景，一般來說，樂觀鎖適用于讀比較多，寫比較少的場景，這樣，省去了系統(tǒng)開銷，加大了系統(tǒng)吞吐量；而悲觀鎖適用于寫比較多的場景，如果在多寫的場景下用樂觀鎖，這就使得應(yīng)用層有大量的retry操作。

優(yōu)缺點：

悲觀鎖

優(yōu)點：悲觀鎖利用數(shù)據(jù)庫中的鎖機(jī)制來實現(xiàn)數(shù)據(jù)變化的順序執(zhí)行，這是最有效的辦法

缺點：一個事務(wù)用悲觀鎖對數(shù)據(jù)加鎖后，其他事務(wù)將不能對加鎖的數(shù)據(jù)進(jìn)行除了查詢以外的所有操作，如果該事務(wù)執(zhí)行的時間很長，那么其他事務(wù)將一直等待，那是比影響我們系統(tǒng)的吞吐量。

樂觀鎖

樂觀鎖不在數(shù)據(jù)庫上加鎖，任何事務(wù)都可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，這樣就避免了使用悲觀鎖造成的吞吐量下降。

缺點：

1、樂觀鎖是通過人為實現(xiàn)的，僅僅適用于我們自己業(yè)務(wù)中，如果有外部事務(wù)插入，勢必引起異常

2、循環(huán)時間長開銷大

自選CAS如果長時間不成功，會給CPU帶來非常大的執(zhí)行開銷

3、只能保證一個共享變量的原子操作。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的漫谈悲观锁乐观锁的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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