乐观锁和悲观锁的理解及如何实现，有哪些实现方式？

Posted 2021-09-01 四猿外

悲观锁：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，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制， 比如行锁，表锁等，读锁， 写锁等，都是在做操作之前先上锁。再比如Java 里面的同步原语synchronized 关键字的实现也是悲观锁。

乐观锁：顾名思义，就是很乐观， 每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，像数据库提供的类似于write_condition 机制，其实都是提供的乐观锁。在Java中java.util.concurrent.atomic 包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS 实现的。

乐观锁的实现方式：

1、使用版本标识来确定读到的数据与提交时的数据是否一致。提交后修改版本标识， 不一致时可以采取丢弃和再次尝试的策略。

2、java 中的Compare and Swap 即CAS ，当多个线程尝试使用CAS 同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败， 失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败， 并可以再次尝试。CAS 操作中包含三个操作数—— 需要读写的内存位置（ V）、进行比较的预期原值（ A）
和拟写入的新值(B)。如果内存位置V 的值与预期原值A 相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值B。否则处理器不做任何操作。

CAS 缺点：

1、ABA 问题：
比如说一个线程one 从内存位置V 中取出A，这时候另一个线程two 也从内存中取出A，并且two 进行了一些操作变成了B，然后two 又将V 位置的数据变成A，这时候线程one 进行CAS 操作发现内存中仍然是A，然后one 操作成功。尽管线程one 的CAS 操作成功，但可能存在潜藏的问题。从Java1.5 开始JDK 的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference 来解决ABA 问题。

2、循环时间长开销大：
对于资源竞争严重（线程冲突严重） 的情况， CAS 自旋的概率会比较大， 从而浪费更多的CPU 资源，效率低于synchronized。

3、只能保证一个共享变量的原子操作：
当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS 的方式来保证原子操作，但是对多个共享变量操作时，循环CAS 就无法保证操作的原子性， 这个时候就可以用锁。