悲观锁、乐观锁

 

悲观锁(Pessimistic Lock)

顾名思义，就是很悲观，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block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。

我们认为系统中的并发更新会非常频繁，并且事务失败了以后重来的开销很大，这样以来，我们就需要采用真正意义上的锁来进行实现。悲观锁的基本思想就是每次一个事务读取某一条记录后，就会把这条记录锁住，这样其它的事务要想更新，必须等以前的事务提交或者回滚解除锁。

实现方式：

大多在数据库层面实现加锁操作，JDBC方式：在JDBC中使用悲观锁，需要使用select for update语句，e.g.

<code class="language-sql hljs ">Select * from Account 
where ...(where condition).. for update</code>

乐观锁(Optimistic Lock)

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，像数据库如果提供类似于write_condition机制的其实都是提供的乐观锁。

我们认为系统中的事务并发更新不会很频繁，即使冲突了也没事，大不了重新再来一次。它的基本思想就是每次提交一个事务更新时，我们想看看要修改的东西从上次读取以后有没有被其它事务修改过，如果修改过，那么更新就会失败。

实现方式：

大多是基于数据版本（Version）记录机制实现，何谓数据版本？即为数据增加一个版本标识，在基于数据库表的版本解决方案中，一般是通过为数据库表增加一个 “version” 字段来实现。

读取出数据时，将此版本号一同读出，之后更新时，对此版本号加一。此时，将提 交数据的版本数据与数据库表对应记录的当前版本信息进行比对，如果提交的数据 版本号大于数据库表当前版本号，则予以更新，否则认为是过期数据。
假如系统中有一个Account的实体类，我们在Account中多加一个version字段，那么我们JDBC Sql语句将如下写：

<code class="language-sql hljs "><code class="language-sql hljs ">Select a.version....from Account as a 
where (where condition..)
 
Update Account set version = version+1.....(another field) 
where version =?...(another contidition)</code></code>

这样以来我们就可以通过更新结果的行数来进行判断，如果更新结果的行数为0，那么说明实体从加载以来已经被其它事务更改了，所以就抛出自定义的乐观锁定异常。具体实例如下：

<code class="language-sql hljs "><code class="language-sql hljs "><code class="language-java hljs ">int rowsUpdated = statement.executeUpdate(sql);
if (rowsUpdated ==0 ) {
    throws new OptimisticLockingFailureException();
}</code></code></code>

 

典型的乐观锁：基于冲突检测的乐观锁（CAS自旋）

Synchronized互斥锁属于悲观锁，它有一个明显的缺点，它不管数据存不存在竞争都加锁，随着并发量增加，且如果锁的时间比较长，其性能开销将会变得很大。有没有办法解决这个问题？答案就是基于冲突检测的乐观锁。这种模式下，已经没有所谓的锁概念了，每条线程都直接先去执行操作，计算完成后检测是否与其他线程存在共享数据竞争，如果没有则让此操作成功，如果存在共享数据竞争则可能不断地重新执行操作和检测，直到成功为止，这种叫做CAS自旋。

CAS(Compare And Swap)比较并转换 
该算法涉及三个数：内存地址V，旧的预期值A，新的预期值B。当且仅当旧的预期值A和内存值V相同时，将内存值改为B，否则什么也不做。 上述的处理过程是一个原子操作（靠硬件来保证）。
如何来理解上面这一段话呢？我们先了解一下乐观锁和悲观锁各自的做事方式，首先，悲观锁的态度是一件事情我必须要能百分之百掌控才能去做，否则就认为这件事情一定会出问题，而乐观锁的态度就是不管什么事情，我都会先尝试去做，大不了最后不成功就是了。 
基于CAS的自旋就是典型的乐观锁，程序执行时，线程1从共享内存中取值V并建一个副本A，对A进行计算后将新的值保存为B，然后对A值和内存中的V值进行比较，如果A等于V，则认为内存中的V值没有被其他线程修改过，可以将新值B赋给内存，否则，认为内存中已被其他的线程修改，则重新执行计算操作和检测，知道旧的期望值A等于内存值V为止。 
Java并发包java.util.concurrent.*的核心就是CAS自旋原理。如AtomicInteger、AtomicLong等都是基于CAS实现的。

两种锁的比较

两种锁各有优缺点，不可认为一种好于另一种，像乐观锁适用于写比较少的情况下，即冲突真的很少发生的时候，这样可以省去了锁的开销，加大了系统的整个吞吐量。但如果经常产生冲突，上层应用会不断的进行retry，这样反倒是降低了性能，所以这种情况下用悲观锁就比较合适。

乐观锁是假定读取的数据，在写之前不会被更新。适用于数据更新不频繁的场景。

相反，当数据更新频繁的时候，乐观锁的效率很低，因为基本上每次写的时候都要重复读写两次以上。

1. 对于数据更新频繁的场合，悲观锁效率更高 ；

2. 对于数据更新不频繁的场合，乐观锁效率更高；

一般来说如果并发量很高的话，建议使用悲观锁，否则的话就使用乐观锁。

如果并发量很高时使用乐观锁的话，会导致很多的并发事务回滚、操作失败。