乐观锁详解(4种乐观锁实现方式原理)

乐观锁详解(4种乐观锁实现方式原理)-mikechen

乐观锁在Java多线程编程经常会涉及,下面我就重点来详解乐观锁的4种实现方式,以及乐观锁使用场景@mikechen

乐观锁的定义

乐观锁是一种并发控制机制,用于解决并发情况下的数据一致性问题,就是读不加锁,写的是时候加锁。

如下图所示:

乐观锁详解(4种乐观锁实现方式原理)-mikechen

 

乐观锁的作用

在并发环境下,多个进程或线程可能同时读取和修改同一份数据,这时如果不做任何控制,就会导致数据的不一致性。

乐观锁的主要作用是解决并发情况下的数据一致性问题。

 

乐观锁实现方式

乐观锁的实现方式主要有以下几种:

1.版本号方式

在数据表中增加一个版本号字段,每次更新数据时将版本号加1,同时将当前版本号作为更新条件,如果当前版本号与更新时的版本号一致,则更新成功,否则更新失败。该方式需要在数据库中使用乐观锁来控制并发操作。

2.时间戳方式

在数据表中增加一个时间戳字段,每次更新数据时将时间戳更新为当前时间戳,同时将当前时间戳作为更新条件,如果当前时间戳与更新时的时间戳一致,则更新成功,否则更新失败。该方式适用于需要精确控制数据更新时间的场景。

3.CAS方式

CAS 是一种原子性操作,可以实现无锁化的并发控制。

CAS 实现操作通常包括三个参数:需要修改的变量 V、旧的期望值 A 和新的值 B。

如下图所示:

乐观锁详解(4种乐观锁实现方式原理)-mikechen

在更新数据时,首先获取当前数据的版本号或时间戳,然后与需要更新的版本号或时间戳进行比较。

如果一致,则使用 CAS 操作更新数据,否则更新失败,该方式适用于需要高性能并且并发度较高的场景。

总之,Java中的CAS锁实现原理就是通过CAS操作实现的,相比于传统的锁机制,CAS锁的性能更好,因为它避免了线程阻塞和上下文切换的开销。

 

4.序列号方式

在数据表中增加一个序列号字段,每次更新数据时将序列号加1,同时将当前序列号作为更新条件,如果当前序列号与更新时的序列号一致,则更新成功,否则更新失败。该方式需要保证序列号的唯一性。

 

乐观锁实现原理

乐观锁的实现原理可以分为以下几个步骤:

1.读取数据版本号或时间戳

在更新数据之前,先读取数据的版本号或时间戳等标识符,作为当前数据的状态。

2.更新数据操作

执行更新数据操作时,需要将当前数据的状态与更新时的状态进行比较。

如果一致,则说明当前数据没有被其他线程修改过,可以直接更新。

如果不一致,则说明当前数据已经被其他线程修改,需要进行回滚或者重试操作。

3.版本号或时间戳更新

在更新数据时,需要将数据的版本号或时间戳等标识符进行更新,以标记数据已经被修改过。

4.锁竞争处理

在并发操作时,可能会出现多个线程同时更新同一份数据的情况,此时需要进行锁竞争处理,避免数据的冲突和不一致情况的出现。

 

乐观锁使用场景

乐观锁主要用于并发场景下的数据更新操作,适用于以下场景:

1.高并发的读写操作

在高并发场景下,多个用户同时访问同一份数据时,使用乐观锁可以避免悲观锁的死锁问题,并且不会阻塞其他线程的读取操作,从而提高系统的并发性能。

2.分布式系统的数据同步

在分布式系统中,不同的节点可能同时修改同一份数据,使用乐观锁可以保证数据的一致性,避免数据出现冲突和不一致的情况。

3.多版本数据的更新

在需要维护多个版本的数据时,可以使用乐观锁来实现数据的版本控制,保证每个版本的数据都是正确和一致的。

4.高性能的数据库操作

在需要高性能的数据库操作场景下,使用乐观锁可以减少数据库锁的使用,降低数据库的负载,提高系统的性能。

以上就是乐观锁的详解,更多锁,请查看:MySQL悲观锁与乐观锁、行锁与表锁、共享锁

作者简介

陈睿|mikechen,10年+大厂架构经验,BAT资深面试官,就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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