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乐观锁、悲观锁,这一篇就够了!

来源:SegmentFault 2023-02-24 15:30:24 0浏览 收藏

在数据库实战开发的过程中,我们经常会遇到一些这样那样的问题,然后要卡好半天,等问题解决了才发现原来一些细节知识点还是没有掌握好。今天golang学习网就整理分享《乐观锁、悲观锁,这一篇就够了!》,聊聊MySQL、Java、悲观锁、乐观锁、JVM,希望可以帮助到正在努力赚钱的你。

1. 乐观锁

乐观锁顾名思义就是在操作时很乐观,认为操作不会产生并发问题(不会有其他线程对数据进行修改),因此不会上锁。但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改,一般会使用

版本号机制
CAS(compare and swap)算法
实现。
简单理解:这里的数据,别想太多,你尽管用,出问题了算我怂,即操作失败后事务回滚、提示。

1.1 版本号机制

1.1.1 实现套路:

  • 取出记录时,获取当前
    version
  • 更新时,带上这个
    version
  • 执行更新时,
    set version = newVersion where version = oldVersion
  • 如果
    version
    不对,就更新失败

核心SQL:

update table set name = 'Aron', version = version + 1 where id = #{id} and version = #{version};  

1.1.2 实例-Mybatis-plus 乐观锁实现

原文查看请点击 Mybatis-plus 乐观锁实现

1.2 CAS算法

乐观锁的另一种技术技术,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
  • 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。无论哪种情况,它都会在
CAS
指令之前返回该位置的值(在
CAS
的一些特殊情况下将仅返回
CAS
是否成功,而不提取当前值)。
CAS
有效地说明了“ 我认为位置
V
应该包含值
A
;如果包含该值,则将
B
放到这个位置;否则,不要更改该位置,只告诉我这个位置现在的值即可。 ”这其实和乐观锁的冲突检查+数据更新的原理是一样的。

1.2.1 实例-concurrent包的实现

由于

java
CAS
同时具有
volatile
读和
volatile
写的内存语义,因此
Java
线程之间的通信现在有了下面四种方式:
  1. A
    线程写
    volatile
    变量,随后
    B
    线程读这个
    volatile
    变量。
  2. A
    线程写
    volatile
    变量,随后
    B
    线程用
    CAS
    更新这个
    volatile
    变量。
  3. A
    线程用
    CAS
    更新一个
    volatile
    变量,随后
    B
    线程用
    CAS
    更新这个
    volatile
    变量。
  4. A
    线程用
    CAS
    更新一个
    volatile
    变量,随后
    B
    线程读这个
    volatile
    变量。

Java
CAS
会使用现代处理器上提供的高效机器级别原子指令,这些原子指令以原子方式对内存执行读-改-写操作,这是在多处理器中实现同步的关键(从本质上来说,能够支持原子性读-改-写指令的计算机器,是顺序计算图灵机的异步等价机器,因此任何现代的多处理器都会去支持某种能对内存执行原子性读-改-写操作的原子指令)。同时,
volatile
变量的读/写和
CAS
可以实现线程之间的通信。把这些特性整合在一起,就形成了整个
concurrent
包得以实现的基石。

仔细分析

concurrent
包的源代码实现,会发现一个通用化的实现模式:
  1. 首先,声明共享变量为
    volatile
    ;  
  2. 然后,使用CAS的原子条件更新来实现线程之间的同步;
  3. 同时,配合以
    volatile
    的读/写和
    CAS
    所具有的
    volatile
    读和写的内存语义来实现线程

1.2.2 缺点

  • ABA
    问题

比如说一个线程

T1
从内存位置
V
中取出
A
,这时候另一个线程
T2
也从内存中取出
A
,并且
T2
进行了一些操作变成了
B
,然后
T2
又将
V
位置的数据变成
A
,这时候线程
T1
进行
CAS
操作发现内存中仍然是
A
,然后
T1
操作成功。尽管线程
T1
CAS
操作成功,但可能存在潜藏的问题。
  • 循环时间长开销大

自旋

CAS
(不成功,就一直循环执行,直到成功)如果长时间不成功,会给CPU带来非常大的执行开销。如果
JVM
能支持处理器提供的
pause
指令那么效率会有一定的提升,
pause
指令有两个作用,第一它可以延迟流水线执行指令(
de-pipeline
),使
CPU
不会消耗过多的执行资源,延迟的时间取决于具体实现的版本,在一些处理器上延迟时间是零。第二它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突(
memory order violation
)而引起CPU流水线被清空(
CPU pipeline flush
),从而提高
CPU
的执行效率。
  • 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,或者有一个取巧的办法,就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如有两个共享变量

i = 2,j = a
,合并一下
ij = 2a
,然后用
CAS
来操作ij。从
Java 1.5
开始JDK提供了
AtomicReference
类来保证引用对象之间的原子性,你可以把多个变量放在一个对象里来进行
CAS
操作。

2. 悲观锁

总是假设最坏的情况,每次取数据时都认为其他线程会修改,所以都会加(悲观)锁。一旦加锁,不同线程同时执行时,只能有一个线程执行,其他的线程在入口处等待,直到锁被释放。

悲观锁在

MySQL
Java
有广泛的使用
  • MySQL
    的读锁、写锁、行锁等
  • Java
    synchronized
    关键字

3. 总结

读的多,冲突几率小,乐观锁。
写的多,冲突几率大,悲观锁。

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以上就是《乐观锁、悲观锁,这一篇就够了!》的详细内容,更多关于mysql的资料请关注golang学习网公众号!

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