悲观锁和乐观锁详细讲解及代码示例

墨蓝 2023-10-12 09:01 21阅读 0赞

悲观锁和乐观锁是并发编程中常用的两种锁机制。它们的实现方式不同，是在保证数据一致性的前提下提高并发性能的有效手段。

悲观锁，在进行并发操作时，始终持有锁，认为并发操作会发生冲突，因此必须加锁以保证数据一致性。常用的实现方式是通过数据库的行级锁或者排它锁来实现。相比于乐观锁，悲观锁的安全性更高，但是并发性能较差，因为一旦出现竞争，其他线程必须等待当前线程执行完后才能获取锁。

乐观锁，相反的，认为并发操作不会引起冲突，没有加锁的情况下进行并发操作，当更新数据时，检查版本号是否一致，如果版本号不一致，则表明数据发生了变化，应该重新读取数据进行操作。因此，乐观锁适用于并发程度较高但是写操作较少的情况下。常用的实现方式是使用CAS（Compare and Swap）算法，通过原子性的比较和交换操作，保证此次读取的数据版本与实际操作的数据版本一致性。相比于悲观锁，乐观锁的并发性能更好，但是如果并发操作较为频繁，并且数据冲突的概率较大，可能会导致其中一部分线程需要频繁的重试。

下面是Java中悲观锁和乐观锁的代码示例：

悲观锁示例：

public synchronized void updateData(Object data) {
       // 从数据库读取数据
       Object dbData = readFromDataBase();
       // 更新数据
       updateData(dbData, data);
    }
    
    private Object readFromDataBase() {
       //查询数据，使用select for update实现行级锁
       return queryForData();
    }

乐观锁示例：

public void updateData(Object data) {
       int version = getVersion();
       while (true) {
          // 从数据库读取数据和版本信息
          Object dbData = readFromDataBase();
          int dbVersion = getVersion();
          if (dbVersion == version) {
             // 更新数据
             updateData(dbData, data);
             break;
          } else {
             // 版本不一致，说明数据已经更新，需要重试
             version = dbVersion;
          }
       }
    }
    
    private int getVersion() {
       //查询数据的版本号
       return queryForVersion();
    }

在实际应用中，我们需要根据具体的业务场景来选择悲观锁或者乐观锁。

使用悲观锁需要注意锁的粒度，如果锁的粒度过大，会导致性能问题，如果锁的粒度过小，会增加锁冲突的概率。使用悲观锁还需要注意死锁的情况，因为悲观锁是一种阻塞式的锁，如果多个线程都持有锁并且互相等待对方释放锁，就会导致死锁。因此，在使用悲观锁的时候，要避免锁的嵌套和锁的持有时间过长。

使用乐观锁需要注意数据的一致性，由于更新数据时需要检查版本号，因此在高并发场景下，数据存在竞争的概率较大，如果并发程度过高，可能导致大量线程不断的重试。为了避免这种情况，可以采用一些补偿机制，例如增加随机的重试间隔时间，或者在一定的重试次数内增量递增等策略。此外，使用乐观锁还需要注意版本号的生成方式，尽可能的避免版本号的重复，否则会导致更新操作无法进行。

综上所述，悲观锁和乐观锁都有各自的适用场景，在实际应用中，需要结合具体业务场景和性能需求进行选择。