乐观锁与悲观锁

锁(Lock)

锁是一种保证数据安全的机制和手段，其并不是特定于某项技术的，其主要是通过在并发下控制多个操作的顺序执行，以此来保证数据安全地变动

例如在程序中，当多个线程修改共享变量时，可以给修改操作上锁(syncronized)；在数据库中，当多个用户修改表中同一数据时，我们可以给该行数据上锁

悲观锁(Pessimistic Concurrency Control)

总是假设最坏的情况，每次取数据的时候都认为别人会修改，所以每次取数据都会加锁。这样别人在操作这条数据的时候，如果没有拿到锁，就会发生阻塞，操作就无法执行。

数据库中的行锁，表锁，读锁，写锁等都是悲观锁

乐观锁(Optimistic Concurrency Control)

总是假设最好的情况，每次取数据的时候都认为别人不会修改数据，所以不对数据加锁。但是会在更新的时候判断一下在此期间别人有没有更新这个数据，判断可以使用版本号机制和CAS算法实现。

乐观锁通常是通过在表中增加一个版本(version)或时间戳(timestamp)来实现，其中版本最为常用．

事务从数据库中取数据时，会将该数据的版本也取出来(v1)，当事务对数据变动完毕需要提交至数据库时，会将之前取出的v1与数据的最新版本v2进行对比

• v1 = v2：说明数据变动期间没有其他事务对该数据进行修改，此时允许事务对表中数据进行修改，且修改后version会加1

• v1 != v2：说明有其他事务修改数据，此时不允许数据更新至表中，一般情况下是通知用户让其重新操作

锁的实现

实现场景

A和B用户都需要购买一本小说，两者打开了同一家书店，该店商品表goods结构和表中数据如下：

id	name	num
1	小说	1
2	童话	1

可以看出，小说只有1本，如果A和B同时下单，在不加锁的情况下有可能导致超卖

悲观锁实现

解决思路

认为数据修改产生冲突的概率较大，所以在更新之前显式地对需要修改的记录加锁，直到修改完之后再释放锁

实现过程：

• A下单时先给小说这条记录加锁，此时该行数据只能由A进行操作，B需要买的话需要等A操作结束

• A买完之后，B查询发现数量已经为0，放弃购买

数据库演示

开启两个MySQL会话，即两个命令行，分别代表事务A和事务B

事务A	事务B
BEGIN
SELECT num FROM goods WHERE id=1 FOR UPDATE;
num=1
	BEGIN
	SELECT num FROM goods WHERE id=1 FOR UPDATE;
UPDATE goods SET num=num-1 WHERE id=1;	waiting
COMMIT	waiting
	num=0
	COMMIT

注意点：

• 由于MySQL默认自动提交，所以此处显式地使用BEGIN开启事务

• 使用FOR UPDATE给需要修改的数据加锁

• 对于事务B来说，waiting状态表示在尝试获取数据的锁，由于数据的锁被事务A持有，所以此时事务B阻塞

• 直到事务A释放锁资源之后，事务B才能获取数据，此时拿到的是事务A修改之后的数据

乐观锁实现

解决思路

乐观锁可以通过版本号机制来实现，所以需要给表goods加上version字段，表变动之后结构如下：

id	name	num	version
1	小说	1	0
2	童话	1	0

乐观锁认为数据修改产生冲突的概率不大，多个事务在修改数据之前先查出版本号，在修改时将版本号作为修改条件，所以只会有一个事务修改成功

实现过程：

• A和B同时将小说的数据查出来，然后A先买，以id=1 and version=0作为条件进行数据更新

• A操作完成，小说数量减1，版本号加1

• B开始购买，也将id=1 and version=0作为条件进行更新

• B更新完之后发现更新的行数为0，说明已经有人更改过数据，此时提醒用户重新查看最新数据再进行购买

数据库演示

开启两个MySQL会话，即两个命令行，分别代表事务A和事务B

事务A	事务B
SELECT num, version FROM goods WHERE id=1;
num=1, version=0
	SELECT num, version FROM goods WHERE id=1;
	num=1, version=0
UPDATE goods SET num=num-1, version=version+1 WHERE id=1 and version=0;
SELECT num, version FROM goods WHERE id=1;
num=0, version=1
	UPDATE goods SET num=num-1, version=version+1 WHERE id=1 and version=0;
	SELECT num, version FROM goods WHERE id=1;
	num=0, version=1

对于事务B来说，可以看出更新的行数为0，所以应该提醒用户重新处理

分析

优缺点

悲观锁

优点：能够利用锁机制实现数据变化的顺序执行，保证数据安全性

缺点：一个事务对数据进行加锁之后，其他事务需要一直等待，如果持有锁的事务执行时间过长，会显著影响系统的吞吐量

乐观锁

优点：不在数据库上进行加锁，只在更新时进行校验，能够避免悲观锁带来的吞吐量下降的问题

缺点：由于乐观锁是人为实现的，所以仅仅适用于自己的业务当中，如果有外来事务插入，可能发生错误

应用场景

悲观锁：适用于多写的应用类型，这样可以防止数据出错。

乐观锁：适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。