乐观锁和悲观锁的理解及如何实现，有哪些实现方式？

Posted 2021-02-22 programb

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。

第 180 页 共 485 页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。