乐观锁与悲观锁的简单区别

乐观锁和悲观锁都是用于解决并发场景下的数据竞争问题，但是却是两种完全不同的思想。它们的使用非常广泛，也不局限于某种编程语言或数据库。

乐观锁的概念

所谓的乐观锁，指的是在操作数据的时候非常乐观，乐观地认为别人不会同时修改数据，因此乐观锁不会上锁，只有在执行更新的时候才会去判断在此期间别人是否修改了数据，如果别人修改了数据则放弃操作，否则执行操作。

悲观锁的概念

所谓的悲观锁，指的是在操作数据的时候比较悲观，悲观地认为别人一定会同时修改数据，因此悲观锁在操作数据时是直接把数据上锁，直到操作完成之后才会释放锁，在上锁期间其他人不能操作数据。

乐观锁的实现方式

乐观锁的实现方式主要有两种，一种是CAS（Compare and Swap，比较并交换）机制，一种是版本号机制。

CAS机制

CAS操作包括了三个操作数，分别是需要读取的内存位置（V）、进行比较的预期值（A）和拟写入的新值（B），操作逻辑是，如果内存位置V的值等于预期值A，则将该位置更新为新值B，否则不进行操作。另外，许多CAS操作都是自旋的，意思就是，如果操作不成功，就会一直重试，直到操作成功为止。

版本号机制

版本号机制的基本思路，是在数据中增加一个version字段用来表示该数据的版本号，每当数据被修改版本号就会加1。当某个线程查询数据的时候，会将该数据的版本号一起读取出来，之后在该线程需要更新该数据的时候，就将之前读取的版本号与当前版本号进行比较，如果一致，则执行操作，如果不一致，则放弃操作。

悲观锁的实现方式

悲观锁的实现方式也就是加锁，加锁既可以在代码层面（比如Java中的synchronized关键字），也可以在数据库层面（比如MySQL中的排他锁）。

乐观锁与悲观锁的优缺点和使用场景

乐观锁和悲观锁并没有优劣之分，它们有各自适合的场景。

功能限制

乐观锁与悲观锁相比，适用的场景受到了更多的限制，无论是CAS机制还是版本号机制。

比如，CAS机制只能保证单个变量操作的原子性，当涉及到多个变量的时候，CAS机制是无能为力的，而synchronized却可以通过对整个代码块进行加锁处理；再比如，版本号机制如果在查询数据的时候是针对表1，而更新数据的时候是针对表2，也很难通过简单的版本号来实现乐观锁。

竞争激烈程度

在竞争不激烈（出现并发冲突的概率比较小）的场景中，乐观锁更有优势。因为悲观锁会锁住代码块或数据，其他的线程无法同时访问，必须等待上一个线程释放锁才能进入操作，会影响并发的响应速度。另外，加锁和释放锁都需要消耗额外的系统资源，也会影响并发的处理速度。

在竞争激烈（出现并发冲突的概率较大）的场景中，悲观锁则更有优势。因为乐观锁在执行更新的时候，可能会因为数据被反复修改而更新失败，进而不断重试，造成CPU资源的浪费。

乐观锁是否会加锁

乐观锁本身是不加锁的，只有在更新的时候才会去判断数据是否被其他线程更新了，比如AtomicInteger便是一个例子。但是有时候乐观锁可能会与加锁操作合作，比如MySQL在执行更新数据操作的时候会加上排他锁。因此可以理解为乐观锁本身是不加锁的，只有在更新数据的时候才有可能会加锁。

CAS的缺点

CAS的缺点主要有ABA问题、高竞争下的开销问题和本身的功能限制。

ABA问题

所谓的ABA问题，指的就是一个线程在操作数据的时候，有别的线程对数据进行了一系列操作，但是在该线程重新读取该数据的时候，被修改过的数据却和该线程一开始读取的数据一致，该线程不会知道该数据已经被修改过了，然后CAS操作就被判断是成功了。

ABA问题在一些场景下可能不会造成什么危害，但是在某些场景中却可能会造成隐患。比如CAS操作的是栈顶的数据，栈顶的数据虽然经过两次（或多次）变化后又恢复了原值，但是栈却可能是发生了变化，栈中数据的变化就可能会引发一些问题。

对于ABA问题，比较有效的方案是引入版本号。只要内存中的值发生变化，版本号就加1，在进行CAS操作的时候不仅比较内存中的值，也比较版本号，只有当二者都没有变化的时候，CAS操作才能执行成功。Java中的AtomicStampedReference类便是适用版本号来解决ABA问题的。

高竞争下的开销问题

在并发冲突的概率较大的高竞争场景下，如果CAS操作一直失败，就会一直重试，造成CPU开销大的问题。针对这个问题，一个简单的思路是引入退出机制，如果重试次数超过一定阈值，就强制失败退出。当然了，最好是避免在高竞争的场景下使用乐观锁。

自身的功能限制

CAS的功能是比较受限的，比如CAS只能保证单个变量（或者说单个内存值）操作的原子性。这就意味着原子性不一定能保证线程安全，当涉及到多个变量（或者说多个内存值），CAS也是无能为力。除此之外，CAS的实现需要硬件层面处理器的支持，在Java中普通的用户是无法直接使用的，只有借助atomic包下的原子类才能使用，灵活性有限。

 

"新朋友不知道旧脾气，老朋友不知道新生活。"