五分钟学会悲观乐观锁-java vs mysql vs redis三种实现
- 2019 年 10 月 3 日
- 筆記
1 悲观锁乐观锁简介
乐观锁（ Optimistic Locking ） 相对悲观锁而言，乐观锁假设认为数据一般情况下不会造成冲突，所以在数据进行提交更新的时候，才会正式对数据的冲突与否进行检测，如果发现冲突了，则让返回用户错误的信息，让用户决定如何去做。
悲观锁，正如其名，它指的是对数据被外界（包括本系统当前的其他事务，以及来自外部系统的事务处理）修改持保守态度，因此，在整个数据处理过程中，将数据处于锁定状态。（百科）
最形象的悲观锁 vs 乐观锁
2.悲观锁乐观锁使用场景
两种锁各有优缺点，不能单纯的定义哪个好于哪个。乐观锁比较适合数据修改比较少，读取比较频繁的场景，即使出现了少量的冲突，这样也省去了大量的锁的开销，故而提高了系统的吞吐量。但是如果经常发生冲突（写数据比较多的情况下），上层应用不不断的retry，这样反而降低了性能，对于这种情况使用悲观锁就更合适。
3.Java中悲观乐观锁实现
乐观锁：java中的乐观锁基本都是通过CAS操作实现的，CAS是一种更新的原子操作，比较当前值跟传入值是否一样，一样则更新，否则失败。以 java.util.concurrent 中的 AtomicInteger 为例，该类中原子操作保证了线程访问的准确性。
getAndIncrement():获取数据
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class JavaAtomic { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ProcessingThread pt = new ProcessingThread(); Thread t1 = new Thread(pt, "t1"); t1.start(); Thread t2 = new Thread(pt, "t2"); t2.start(); t1.join(); t2.join(); System.out.println("Processing count=" + pt.getCount()); } } class ProcessingThread implements Runnable { private AtomicInteger count = new AtomicInteger(); @Override public void run() { for (int i = 1; i < 5; i++) { processSomething(i); count.incrementAndGet(); } } public int getCount() { return this.count.get(); } private void processSomething(int i) { // processing some job try { Thread.sleep(i * 1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
compareAndSet(int expect, int update): 更新数据
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class Main { public static void main(String[] args) { AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100); boolean isSuccess = atomicInteger.compareAndSet(100,110); //current value 100 System.out.println(isSuccess); //true isSuccess = atomicInteger.compareAndSet(100,120); //current value 110 System.out.println(isSuccess); //false } }
利用JNI（Java Native Interface）来完成CPU指令的操作，访问寄存器内存数据进行数据访问和设置
悲观锁：java中的悲观锁就是Synchronized，如单例模式所示
public class SingletonDemo { private static SingletonDemo instance = null; private SingletonDemo() { } public static synchronized SingletonDemo getInstance() { if (instance == null) { instance = new SingletonDemo (); } return instance; } }
乐观锁+悲观锁：AQS框架下的锁则是先尝试cas乐观锁去获取锁，获取不到，才会转换为悲观锁，如RetreenLock【http://ifeve.com/reentrantlock-and-fairness/】
public class ReentrantLockTest { private static Lock fairLock = new ReentrantLock(true); private static Lock unfairLock = new ReentrantLock(); @Test public void fair() { System.out.println("fair version"); for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread thread = new Thread(new Job(fairLock)); thread.setName("" + i); thread.start(); } try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } @Test public void unfair() { System.out.println("unfair version"); for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread thread = new Thread(new Job(unfairLock)); thread.setName("" + i); thread.start(); } try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } private static class Job implements Runnable { private Lock lock; public Job(Lock lock) { this.lock = lock; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { lock.lock(); try { System.out.println("Lock by:" + Thread.currentThread().getName()); } finally { lock.unlock(); } } } } }
4 数据库悲观锁乐观锁的实现（以mysql为例）
悲观锁，使用事务实现
//0.开始事务 begin;/begin work;/start transaction; (三者选一就可以) //1.查询出商品信息 select status from t_goods where id=1 for update; //2.根据商品信息生成订单 insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1); //3.修改商品status为2 update t_goods set status=2; //4.提交事务 commit;/commit work;
乐观锁
1.使用数据版本（Version）记录机制实现
2.乐观锁定的第二种实现方式和第一种差不多，同样是在需要乐观锁控制的table中增加一个字段，名称无所谓，字段类型使用时间戳（timestamp）, 和上面的version类似
5 nosql 悲观锁乐观锁的实现(以redis为例)
乐观锁使用watch
悲观锁使用事务
> MULTI OK > INCR foo QUEUED > INCR bar QUEUED > EXEC 1) (integer) 1 2) (integer) 1
6 总结
乐观锁机制采取了更加宽松的加锁机制。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现，以保证操作最大程度的独占性。但随之而来的就是数据库 性能的大量开销，特别是对长事务而言，这样的开销往往无法承受。相对悲观锁而言，乐观锁更倾向于开发运用。【百科】
参考资料
【1】https://chenzhou123520.iteye.com/blog/1860954
【2】https://chenzhou123520.iteye.com/blog/1863407
【3】https://blog.csdn.net/skycnlr/article/details/85689582
【4】https://www.journaldev.com/1095/atomicinteger-java
【5】https://howtodoinjava.com/java/multi-threading/atomicinteger-example/
【6】https://developpaper.com/transaction-mechanism-and-optimistic-lock-implementation-in-redis/
