五分钟学会悲观乐观锁-java vs mysql vs redis三种实现

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/