目錄

悲觀鎖

樂(lè)觀鎖

悲觀鎖實(shí)現(xiàn)方式

樂(lè)觀鎖實(shí)現(xiàn)方式

如何選擇

---

悲觀鎖

當(dāng)我們要對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的一條數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的時(shí)候，為了避免同時(shí)被其他人修改，最好的辦法就是直接對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖以防止并發(fā)。

這種借助數(shù)據(jù)庫(kù)鎖機(jī)制在修改數(shù)據(jù)之前先鎖定，再修改的方式被稱(chēng)之為悲觀并發(fā)控制（又名“悲觀鎖”，Pessimistic Concurrency Control，縮寫(xiě)“PCC”）。

之所以叫做悲觀鎖，是因?yàn)檫@是一種對(duì)數(shù)據(jù)的修改抱有悲觀態(tài)度的并發(fā)控制方式。我們一般認(rèn)為數(shù)據(jù)被并發(fā)修改的概率比較大，所以需要在修改之前先加鎖。

悲觀并發(fā)控制實(shí)際上是“先取鎖再訪問(wèn)”的保守策略，為數(shù)據(jù)處理的安全提供了保證。


但是在效率方面，處理加鎖的機(jī)制會(huì)讓數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生額外的開(kāi)銷(xiāo)，還有增加產(chǎn)生死鎖的機(jī)會(huì)；

另外，還會(huì)降低并行性，一個(gè)事務(wù)如果鎖定了某行數(shù)據(jù)，其他事務(wù)就必須等待該事務(wù)處理完才可以處理那行數(shù)據(jù)。

樂(lè)觀鎖

樂(lè)觀鎖（ Optimistic Locking ） 是相對(duì)悲觀鎖而言的，樂(lè)觀鎖假設(shè)數(shù)據(jù)一般情況下不會(huì)造成沖突，所以在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新的時(shí)候，才會(huì)正式對(duì)數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)沖突了，則讓返回用戶(hù)錯(cuò)誤的信息，讓用戶(hù)決定如何去做。

相對(duì)于悲觀鎖，在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理的時(shí)候，樂(lè)觀鎖并不會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制。一般的實(shí)現(xiàn)樂(lè)觀鎖的方式就是記錄數(shù)據(jù)版本。

樂(lè)觀并發(fā)控制相信事務(wù)之間的數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)(data race)的概率是比較小的，因此盡可能直接做下去，直到提交的時(shí)候才去鎖定，所以不會(huì)產(chǎn)生任何鎖和死鎖。

悲觀鎖實(shí)現(xiàn)方式

悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，悲觀鎖的流程如下：

• 在對(duì)記錄進(jìn)行修改前，先嘗試為該記錄加上排他鎖（exclusive locking）。
• 如果加鎖失敗，說(shuō)明該記錄正在被修改，那么當(dāng)前查詢(xún)可能要等待或者拋出異常。具體響應(yīng)方式由開(kāi)發(fā)者根據(jù)實(shí)際需要決定。
• 如果成功加鎖，那么就可以對(duì)記錄做修改，事務(wù)完成后就會(huì)解鎖了。
• 其間如果有其他事務(wù)對(duì)該記錄做加鎖的操作，都要等待當(dāng)前事務(wù)解鎖或直接拋出異常。

我們拿比較常用的MySql Innodb引擎舉例，來(lái)說(shuō)明一下在SQL中如何使用悲觀鎖。

注意：要使用悲觀鎖，我們必須關(guān)閉mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中自動(dòng)提交的屬性，命令set autocommit=0;即可關(guān)閉，因?yàn)镸ySQL默認(rèn)使用autocommit模式，也就是說(shuō)，當(dāng)你執(zhí)行一個(gè)更新操作后，MySQL會(huì)立刻將結(jié)果進(jìn)行提交。

我們舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如淘寶下單過(guò)程中扣減庫(kù)存的需求說(shuō)明一下如何使用悲觀鎖：

//0.開(kāi)始事務(wù) begin; //1.查詢(xún)出商品庫(kù)存信息 select quantity from items where id=1 for update; //2.修改商品庫(kù)存為2 update items set quantity=2 where id = 1; //3.提交事務(wù) commit;

以上，在對(duì)id = 1的記錄修改前，先通過(guò)for update的方式進(jìn)行加鎖，然后再進(jìn)行修改。這就是比較典型的悲觀鎖策略。

如果以上修改庫(kù)存的代碼發(fā)生并發(fā)，同一時(shí)間只有一個(gè)線程可以開(kāi)啟事務(wù)并獲得id=1的鎖，其它的事務(wù)必須等本次事務(wù)提交之后才能執(zhí)行。這樣我們可以保證當(dāng)前的數(shù)據(jù)不會(huì)被其它事務(wù)修改。

上面我們提到，使用select…for update會(huì)把數(shù)據(jù)給鎖住，不過(guò)我們需要注意一些鎖的級(jí)別，MySQL InnoDB默認(rèn)行級(jí)鎖。行級(jí)鎖都是基于索引的，如果一條SQL語(yǔ)句用不到索引是不會(huì)使用行級(jí)鎖的，會(huì)使用表級(jí)鎖把整張表鎖住，這點(diǎn)需要注意。

樂(lè)觀鎖實(shí)現(xiàn)方式

使用樂(lè)觀鎖就不需要借助數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖機(jī)制了。

樂(lè)觀鎖的概念中其實(shí)已經(jīng)闡述了他的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：主要就是兩個(gè)步驟：沖突檢測(cè)和數(shù)據(jù)更新。其實(shí)現(xiàn)方式有一種比較典型的就是Compare and Swap(CAS)技術(shù)。

CAS是項(xiàng)樂(lè)觀鎖技術(shù)，當(dāng)多個(gè)線程嘗試使用CAS同時(shí)更新同一個(gè)變量時(shí)，只有其中一個(gè)線程能更新變量的值，而其它線程都失敗，失敗的線程并不會(huì)被掛起，而是被告知這次競(jìng)爭(zhēng)中失敗，并可以再次嘗試。

比如前面的扣減庫(kù)存問(wèn)題，通過(guò)樂(lè)觀鎖可以實(shí)現(xiàn)如下：

//查詢(xún)出商品庫(kù)存信息，quantity = 3 select quantity from items where id=1 //修改商品庫(kù)存為2 update items set quantity=2 where id=1 and quantity = 3;

以上，我們?cè)诟轮?#xff0c;先查詢(xún)一下庫(kù)存表中當(dāng)前庫(kù)存數(shù)（quantity），然后在做update的時(shí)候，以庫(kù)存數(shù)作為一個(gè)修改條件。當(dāng)我們提交更新的時(shí)候，判斷數(shù)據(jù)庫(kù)表對(duì)應(yīng)記錄的當(dāng)前庫(kù)存數(shù)與第一次取出來(lái)的庫(kù)存數(shù)進(jìn)行比對(duì)，如果數(shù)據(jù)庫(kù)表當(dāng)前庫(kù)存數(shù)與第一次取出來(lái)的庫(kù)存數(shù)相等，則予以更新，否則認(rèn)為是過(guò)期數(shù)據(jù)。

但是以上更新語(yǔ)句存在一個(gè)比較重要的問(wèn)題，即ABA問(wèn)題。

比如說(shuō)一個(gè)線程1從數(shù)據(jù)庫(kù)中取出庫(kù)存數(shù)3，這時(shí)候另一個(gè)線程2也從數(shù)據(jù)庫(kù)中庫(kù)存數(shù)3，并且線程2進(jìn)行了一些操作將庫(kù)存數(shù)變成了2，緊接著又將庫(kù)存數(shù)變成3，這時(shí)候線程1進(jìn)行CAS操作發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中仍然是3，然后線程1操作成功。盡管線程1的CAS操作成功，但是不代表這個(gè)過(guò)程就是沒(méi)有問(wèn)題的。

有一個(gè)比較好的辦法可以解決ABA問(wèn)題，那就是通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的可以順序遞增的version字段。改為以下方式即可：

//查詢(xún)出商品信息，version = 1 select version from items where id=1 //修改商品庫(kù)存為2 update items set quantity=2,version = 3 where id=1 and version = 2;

樂(lè)觀鎖每次在執(zhí)行數(shù)據(jù)的修改操作時(shí)，都會(huì)帶上一個(gè)版本號(hào)，一旦版本號(hào)和數(shù)據(jù)的版本號(hào)一致就可以執(zhí)行修改操作并對(duì)版本號(hào)執(zhí)行+1操作，否則就執(zhí)行失敗。因?yàn)槊看尾僮鞯陌姹咎?hào)都會(huì)隨之增加，所以不會(huì)出現(xiàn)ABA問(wèn)題，因?yàn)榘姹咎?hào)只會(huì)增加不會(huì)減少。

除了version以外，還可以使用時(shí)間戳，因?yàn)闀r(shí)間戳天然具有順序遞增性。

以上SQL其實(shí)還是有一定的問(wèn)題的，就是一旦高并發(fā)的時(shí)候，就只有一個(gè)線程可以修改成功，那么就會(huì)存在大量的失敗。

對(duì)于像淘寶這樣的電商網(wǎng)站，高并發(fā)是常有的事，總讓用戶(hù)感知到失敗顯然是不合理的。所以，還是要想辦法減小樂(lè)觀鎖的粒度的。

有一條比較好的建議，可以減小樂(lè)觀鎖力度，最大程度的提升吞吐率，提高并發(fā)能力！如下：

//修改商品庫(kù)存 update item set quantity=quantity - 1 where id = 1 and quantity - 1 > 0

以上SQL語(yǔ)句中，如果用戶(hù)下單數(shù)為1，則通過(guò)quantity - 1 > 0的方式進(jìn)行樂(lè)觀鎖控制。

以上update語(yǔ)句，在執(zhí)行過(guò)程中，會(huì)在一次原子操作中自己查詢(xún)一遍quantity的值，并將其扣減掉1。

高并發(fā)環(huán)境下鎖粒度把控是一門(mén)重要的學(xué)問(wèn)，選擇一個(gè)好的鎖，在保證數(shù)據(jù)安全的情況下，可以大大提升吞吐率，進(jìn)而提升性能。

如何選擇

在樂(lè)觀鎖與悲觀鎖的選擇上面，主要看下兩者的區(qū)別以及適用場(chǎng)景就可以了。

1、樂(lè)觀鎖并未真正加鎖，效率高。一旦鎖的粒度掌握不好，更新失敗的概率就會(huì)比較高，容易發(fā)生業(yè)務(wù)失敗。

2、悲觀鎖依賴(lài)數(shù)據(jù)庫(kù)鎖，效率低。更新失敗的概率比較低。

隨著互聯(lián)網(wǎng)三高架構(gòu)（高并發(fā)、高性能、高可用）的提出，悲觀鎖已經(jīng)越來(lái)越少的被使用到生產(chǎn)環(huán)境中了，尤其是并發(fā)量比較大的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数据库中的乐观锁与悲观锁详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。