1. 樂觀鎖
樂觀鎖顧名思義就是在操作時很樂觀,認為操作不會產生併發問題(不會有其他線程對數據進行修改),因此不會上鎖。但是在更新時會判斷其他線程在這之前有沒有對數據進行修改,一般會使用版本號機制
或CAS(compare and swap)演算法
實現。
簡單理解:這裡的數據,別想太多,你儘管用,出問題了算我慫,即操作失敗後事務回滾、提示。版本號、CAS這2種方法本質上是一樣的:假如滿足條件,做你想做的事,條件判斷是原子的或者是快速的,耗時幾乎不計。
1.1 版本號機制
1.1.1 實現套路:
- 取出記錄時,獲取當前
version
- 更新時,帶上這個
version
- 執行更新時,
set version = newVersion where version = oldVersion
- 如果
version
不對,就更新失敗
核心SQL:
update table set name = 'Aron', version = version + 1 where id = #{id} and version = #{version};
1.1.2 實例-Mybatis-plus 樂觀鎖實現
原文查看請點擊 Mybatis-plus 樂觀鎖實現
1.2 CAS演算法
樂觀鎖的另一種技術技術,當多個線程嘗試使用CAS同時更新同一個變數時,只有其中一個線程能更新變數的值,而其它線程都失敗,失敗的線程並不會被掛起,而是被告知這次競爭中失敗,並可以再次嘗試。
CAS
操作中包含三個操作數 :
- 需要讀寫的記憶體位置
V
- 進行比較的預期原值
A
- 擬寫入的新值
B
如果記憶體位置V
的值與預期原值A
相匹配,那麼處理器會自動將該位置值更新為新值B
。否則處理器不做任何操作。無論哪種情況,它都會在 CAS
指令之前返回該位置的值(在 CAS
的一些特殊情況下將僅返回 CAS
是否成功,而不提取當前值)。CAS
有效地說明瞭“ 我認為位置 V
應該包含值 A
;如果包含該值,則將 B
放到這個位置;否則,不要更改該位置,只告訴我這個位置現在的值即可。 ”這其實和樂觀鎖的衝突檢查+數據更新的原理是一樣的。
1.2.1 實例-concurrent包的實現
由於java
的CAS
同時具有 volatile
讀和volatile
寫的記憶體語義,因此Java
線程之間的通信現在有了下麵四種方式:
A
線程寫volatile
變數,隨後B
線程讀這個volatile
變數。A
線程寫volatile
變數,隨後B
線程用CAS
更新這個volatile
變數。A
線程用CAS
更新一個volatile
變數,隨後B
線程用CAS
更新這個volatile
變數。A
線程用CAS
更新一個volatile
變數,隨後B
線程讀這個volatile
變數。
Java
的CAS
會使用現代處理器上提供的高效機器級別原子指令,這些原子指令以原子方式對記憶體執行讀-改-寫操作,這是在多處理器中實現同步的關鍵(從本質上來說,能夠支持原子性讀-改-寫指令的電腦器,是順序計算圖靈機的非同步等價機器,因此任何現代的多處理器都會去支持某種能對記憶體執行原子性讀-改-寫操作的原子指令)。同時,volatile
變數的讀/寫和CAS
可以實現線程之間的通信。把這些特性整合在一起,就形成了整個concurrent
包得以實現的基石。
仔細分析concurrent
包的源代碼實現,會發現一個通用化的實現模式:
- 首先,聲明共用變數為
volatile
; - 然後,使用CAS的原子條件更新來實現線程之間的同步;
- 同時,配合以
volatile
的讀/寫和CAS
所具有的volatile
讀和寫的記憶體語義來實現線程
1.2.2 缺點
ABA
問題
比如說一個線程T1
從記憶體位置V
中取出A
,這時候另一個線程T2
也從記憶體中取出A
,並且T2
進行了一些操作變成了B
,然後T2
又將V
位置的數據變成A
,這時候線程T1
進行CAS
操作發現記憶體中仍然是A
,然後T1
操作成功。儘管線程T1
的CAS
操作成功,但可能存在潛藏的問題。
- 迴圈時間長開銷大
自旋CAS
(不成功,就一直迴圈執行,直到成功)如果長時間不成功,會給CPU帶來非常大的執行開銷。如果JVM
能支持處理器提供的pause
指令那麼效率會有一定的提升,pause
指令有兩個作用,第一它可以延遲流水線執行指令(de-pipeline
),使CPU
不會消耗過多的執行資源,延遲的時間取決於具體實現的版本,在一些處理器上延遲時間是零。第二它可以避免在退出迴圈的時候因記憶體順序衝突(memory order violation
)而引起CPU流水線被清空(CPU pipeline flush
),從而提高CPU
的執行效率。
- 只能保證一個共用變數的原子操作
當對一個共用變數執行操作時,我們可以使用迴圈CAS的方式來保證原子操作,但是對多個共用變數操作時,迴圈CAS就無法保證操作的原子性,這個時候就可以用鎖,或者有一個取巧的辦法,就是把多個共用變數合併成一個共用變數來操作。比如有兩個共用變數i = 2,j = a
,合併一下ij = 2a
,然後用CAS
來操作ij。從Java 1.5
開始JDK提供了AtomicReference
類來保證引用對象之間的原子性,你可以把多個變數放在一個對象里來進行CAS
操作。
2. 悲觀鎖
總是假設最壞的情況(想法很悲觀),每次取數據時都認為其他線程會修改,所以都會加(悲觀)鎖。一旦加鎖,不同線程同時執行時,只能有一個線程執行,其他的線程在入口處等待,直到鎖被釋放。
悲觀鎖在MySQL
、Java
有廣泛的使用
MySQL
的讀鎖、寫鎖、行鎖等Java
的synchronized
關鍵字
3. 總結
讀的多,衝突幾率小,樂觀鎖。
寫的多,衝突幾率大,悲觀鎖。