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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(shí)候，都認(rèn)為別人也會(huì)修改，所以每次都會(huì)加鎖。當(dāng)要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的一條數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的時(shí)候，為了避免同時(shí)被其他人修改，最好的辦法就是直接對(duì)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(kù)鎖機(jī)制，在修改數(shù)據(jù)之前先鎖定，再修改的方式被稱(chēng)之為悲觀并發(fā)控制【Pessimistic?Concurrency?Control，縮寫(xiě)“PCC”，又名“悲觀鎖”】。

悲觀鎖，正如其名，具有強(qiáng)烈的獨(dú)占和排他特性。它指的是對(duì)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(lái)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(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制(也只有數(shù)據(jù)庫(kù)層提供的鎖機(jī)制才能真正保證數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)的排他性，否則，即使在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了加鎖機(jī)制，也無(wú)法保證外部系統(tǒng)不會(huì)修改數(shù)據(jù))。

樂(lè)觀鎖(Optimistic?Locking)

樂(lè)觀鎖是相對(duì)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(shí)候，都認(rèn)為別人不會(huì)修改。但是在更新數(shù)據(jù)的時(shí)候，會(huì)判斷再次期間有沒(méi)有人去修改這個(gè)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(hù)錯(cuò)誤的信息，讓用戶(hù)決定如何去做。樂(lè)觀鎖適用于讀操作多的場(chǎng)景，這樣可以提高程序的吞吐量。

基本原理

實(shí)現(xiàn)方式

悲觀鎖

悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)是依賴(lài)于數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制，流程如下：

修改記錄前，對(duì)記錄加上排他鎖(exclusive?locking)

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

如果加鎖成功，可以對(duì)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(duì)這條記錄進(jìn)行操作時(shí)，都要等待或者直接拋出異常

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

樂(lè)觀鎖

通常有兩種實(shí)現(xiàn)方式：

1、版本號(hào)方式，由用戶(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)

2、CAS(Compare?And?Set)

下面以一個(gè)例子來(lái)理解悲觀鎖和樂(lè)觀鎖的機(jī)制

A和B用戶(hù)最近都想吃豬肉脯，于是他們打開(kāi)了購(gòu)物網(wǎng)站，并且找到了同一家賣(mài)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(gè)了。在不加鎖的情況下，如果A，B同時(shí)下單，就有可能導(dǎo)致超賣(mài)。

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(duì)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(xiě)，其他事務(wù)只能讀不能寫(xiě)。

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(shí)這行數(shù)據(jù)只能A來(lái)操作，也就是只有A能買(mǎi)。B想買(mǎi)就必須一直等待。

當(dāng)A買(mǎi)好后，B再想去買(mǎi)的時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)量已經(jīng)為0，那么B看到后就會(huì)放棄購(gòu)買(mǎi)。

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(guò)以下語(yǔ)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(guò)開(kāi)啟mysql的兩個(gè)會(huì)話(huà)來(lái)分析整個(gè)悲觀鎖的執(zhí)行過(guò)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(kāi)始事務(wù)begin; //1.查詢(xún)出商品庫(kù)存信息select num from goods where id = 1 for update;//2.修改商品庫(kù)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(kāi)始事務(wù)begin; //1.查詢(xún)出商品庫(kù)存信息select num from goods where id = 1 for update;

事務(wù)B將會(huì)阻塞，一直在等待A釋放鎖，如果A長(zhǎng)期不釋放鎖，那么最終事務(wù)B將會(huì)報(bào)錯(cuò)(超時(shí))

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

樂(lè)觀鎖解決：

版本號(hào)方式

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

使用樂(lè)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(gè)事務(wù)在修改數(shù)據(jù)之前，先查出版本號(hào)，在修改的時(shí)候，把當(dāng)前版本號(hào)作為修改條件，只會(huì)有一個(gè)事務(wù)可以修改成功，其他事務(wù)則會(huì)失敗

A和B同事將id?=?1的豬肉鋪的數(shù)據(jù)查出來(lái)，然后A先買(mǎi)，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(hào)+1

此時(shí)版本號(hào)變?yōu)?，A此時(shí)就完成了商品的購(gòu)買(mǎi)。最后B開(kāi)始賣(mài)，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(shí)說(shuō)明已經(jīng)有人改動(dòng)過(guò)數(shù)據(jù)，此時(shí)就應(yīng)該提示用戶(hù)重新查看最新數(shù)據(jù)購(gòu)買(mǎi)。

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

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

2、事務(wù)A進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)

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

3、事務(wù)B進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)

update?goods?set?num?=?num?-?1,?version?=?version?+?1?where?id?=?1?and?version?=?1;//購(gòu)買(mǎi)失敗

CAS方式

CAS是一種樂(lè)觀鎖實(shí)現(xiàn)方式，顧名思義就是先比較后更新。在對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新前，先持有對(duì)這個(gè)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(huì)比較此刻a是否為2.如果是2，才會(huì)進(jìn)行更新操作。當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程嘗試使用CAS同時(shí)更新一個(gè)變量時(shí)，只有一個(gè)線(xiàn)程能夠成功，其余都是失敗。失敗的線(xiàn)程不會(huì)被掛起，而是被告知這次競(jìng)爭(zhēng)失敗，并且可以再次嘗試。

其代碼實(shí)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?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)方式與version方式類(lèi)似，此處不再贅述

使用場(chǎng)景

切不可說(shuō)某種鎖優(yōu)于另外一種鎖，每種鎖都有其適合的場(chǎng)景，一般來(lái)說(shuō)，樂(lè)觀鎖適用于讀比較多，寫(xiě)比較少的場(chǎng)景，這樣，省去了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，加大了系統(tǒng)吞吐量；而悲觀鎖適用于寫(xiě)比較多的場(chǎng)景，如果在多寫(xiě)的場(chǎng)景下用樂(lè)觀鎖，這就使得應(yīng)用層有大量的retry操作。

優(yōu)缺點(diǎn)：

悲觀鎖

優(yōu)點(diǎn)：悲觀鎖利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的鎖機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化的順序執(zhí)行，這是最有效的辦法

缺點(diǎn)：一個(gè)事務(wù)用悲觀鎖對(duì)數(shù)據(jù)加鎖后，其他事務(wù)將不能對(duì)加鎖的數(shù)據(jù)進(jìn)行除了查詢(xún)以外的所有操作，如果該事務(wù)執(zhí)行的時(shí)間很長(zhǎng)，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(lè)觀鎖

樂(lè)觀鎖不在數(shù)據(jù)庫(kù)上加鎖，任何事務(wù)都可以對(duì)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(diǎn)：

1、樂(lè)觀鎖是通過(guò)人為實(shí)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(shì)必引起異常

2、循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)開(kāi)銷(xiāo)大

自選CAS如果長(zhǎng)時(shí)間不成功，會(huì)給CPU帶來(lái)非常大的執(zhí)行開(kāi)銷(xiāo)

3、只能保證一個(gè)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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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