用户B把值改为2必威,每次去拿数据的时候都认为

悲观锁(Pessimistic Lock)

顾名思义,就是很悲观,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。

乐观锁

在关系数据库管理系统里,乐观并发控制(又名”乐观锁”,Optimistic Concurrency Control,缩写”OCC”)是一种并发控制的方法。它假设多用户并发的事务在处理时不会彼此互相影响,各事务能够在不产生锁的情况下处理各自影响的 那部分数据。在提交数据更新之前,每个事务会先检查在该事务读取数据后,有没有其他事务又修改了该数据。如果其他事务有更新的话,正在提交的事务会进行回 滚。乐观事务控制最早是由孔祥重(H.T.Kung)教授提出。

悲观锁的问题:

乐观锁和悲观锁是两种常见的资源并发锁设计思路,也是并发编程中一个非常重要的基础理念。

为什么需要锁(并发控制)?

乐观锁(Optimistic Lock)

顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库如果提供类似于write_condition机制的其实都是提供的乐观锁。

两种锁各有优缺点,不可认为一种好于另一种,像乐观锁适用于写比较少的情况下,即冲突真的很少发生的时候,这样可以省去了锁的开销,加大了系统的整个吞吐量。但如果经常产生冲突,上层应用会不断的进行retry,这样反倒是降低了性能,所以这种情况下用悲观锁就比较合适。悲观并发控制主要用于数据争用激烈的环境,以及发生并发冲突时使用锁保护数据的成本要低于回滚事务的成本的环境中。

乐观并发控制的阶段

乐观并发控制的事务包括以下阶段:

  1. 读取:事务将数据读入缓存,这时系统会给事务分派一个时间戳。
    2. 校验:事务执行完毕后,进行提交。这时同步校验所有事务,如果事务所读取的数据在读取之后又被其他事务修改,则产生冲突,事务被中断回滚。
  2. 写入:通过校验阶段后,将更新的数据写入数据库。

乐观并发控制多数用于数据争用不大、冲突较少的环境中,这种环境中,偶尔回滚事务的成本会低于读取数据时锁定数据的成本,因此可以获得比其他并发控制方法更高的吞吐量。

相对于悲观锁,在对数据库进行处理的时候,乐观锁并不会使用数据库提供的锁机制。一般的实现乐观锁的方式就是记录数据版本。

数据版本,为数据增加的一个版本标识。当读取数据时,将版本标识的值一同读出,数据每更新一次,同时对版本标识进行更新。当我们提交更新的时候,判 断数据库表对应记录的当前版本信息与第一次取出来的版本标识进行比对,如果数据库表当前版本号与第一次取出来的版本标识值相等,则予以更新,否则认为是过 期数据。

实现数据版本有两种方式,第一种是使用版本号,第二种是使用时间戳。 使用版本号实现乐观锁

使用版本号时,可以在数据初始化时指定一个版本号,每次对数据的更新操作都对版本号执行+1操作。并判断当前版本号是不是该数据的最新的版本号。

因为悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现,以保证操作最大程度的独占性。如果加锁的时间过长,其他用户长时间无法访问,影响了程序的并发访问性,同时这样对数据库性能开销影响也很大,特别是对长事务而言,这样的开销往往无法承受。所以与悲观锁相对的,我们有了乐观锁。

Mysql的悲观锁

在多用户环境中,在同一时间可能会有多个用户更新相同的记录,这会产生冲突。这就是著名的并发性问题。

优点与不足:

乐观并发控制相信事务之间的数据竞争(data race)的概率是比较小的,因此尽可能直接做下去,直到提交的时候才去锁定,所以不会产生任何锁和死锁。但如果直接简单这么做,还是有可能会遇到不可预期的结果,例如两个事务都读取了数据库的某一行,经过修改以后写回数据库,这时就遇到了问题,可能会出现脏读的情况。

下面是一个简单的示例:

一个典型的依赖数据库的悲观锁调用:

select * from user where name=”mx” for update;

这条 sql 语句锁定了 user 表中所有符合检索条件( name=”mx” )的记录,本次事务提交之前(事务提交时会释放事务过程中的锁),外界无法修改这些记录。

乐观锁的例子:

使用版本号时,可以在数据初始化时指定一个版本号,每次对数据的更新操作都对版本号执行+1操作。并判断当前版本号是不是该数据的最新的版本号。

经典面试题~乐观锁和悲观锁

1.查询出商品信息

select status,version from t_goods where id=#{id}

2.根据商品信息生成订单

3.修改商品status为2

update t_goods set status=2,version=version+1 where id=#{id} and version=#{version};

即操作员A对数据商品状态从1(未发货)修改为2(已发货),同时对版本号version +1,这样操作员B假如在A之前就进入页面,没有刷新页面之前显示还是未发货,当B修改状态为2,版本号+1变成2提交时,不满足 “ 提交版本必须大于记录当前版本才能执行更新 “ 的乐观锁策略,因此,操作员 B 的提交被驳回。

  • 推荐阅读:

使用版本号实现乐观锁

使用版本号时,可以在数据初始化时指定一个版本号,每次对数据的更新操作都对版本号执行+1操作。并判断当前版本号是不是该数据的最新的版本号。

1.查询出商品信息
select (status,status,version) from t_goods where id=#{id}
2.根据商品信息生成订单
3.修改商品status为2
update t_goods
set status=2,version=version+1
where id=#{id} and version=#{version};

 

乐观锁的原理大致一样,这里我提供两种思路:

什么是悲观锁(Pessimistic Lock):

  悲观锁的特点是先获取锁,再进行业务操作,即“悲观”的认为获取锁是非常有可能失败的,因此要先确保获取锁成功再进行业务操作。通常所说的“一锁二查三更新”即指的是使用悲观锁。通常来讲在数据库上的悲观锁需要数据库本身提供支持,即通过常用的select … for update操作来实现悲观锁。 当数据库执行select for update时会获取被select中的数据行的行锁,因此其他并发执行的select for update如果试图选中同一行则会发生排斥(需要等待行锁被释放),因此达到锁的效果。select for update获取的行锁会在当前事务结束时自动释放,因此必须在事务中使用。

  mysql还有个问题是select... for update语句执行中,如果数据表没有添加索引或主键,所有扫描过的行都会被锁上,这一点很容易造成问题。因此如果在mysql中用悲观锁务必要确定走了索引,而不是全表扫描。

典型的冲突有:

优点与不足

  乐观并发控制相信事务之间的数据竞争(data race)的概率是比较小的,因此尽可能直接做下去,直到提交的时候才去锁定,所以不会产生任何锁和死锁。但如果直接简单这么做,还是有可能会遇到不可预 期的结果,例如两个事务都读取了数据库的某一行,经过修改以后写回数据库,这时就遇到了问题。

1.使用数据版本(Version)记录机制实现,通过为数据库表增加一个数字类型的 “version” 字段来实现。当读取数据时,将version字段的值一同读出,数据每更新一次,对此version值加一。当我们提交更新的时候,判断数据库表对应记录的当前版本信息与第一次取出来的version值进行比对,如果数据库表当前版本号与第一次取出来的version值相等,则予以更新。

悲观锁应用举例

  使用场景举例:以MySQL InnoDB为例
  商品goods表中有一个字段status,status为1代表商品未被下单,status为2代表商品已经被下单,那么我们对某个商品下单时必须确保该商品status为1。假设商品的id为1。

1. 如果不采用锁,那么操作方法如下:  

//1.查询出商品信息
select status from t_goods where id=1;
//2.根据商品信息生成订单
insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);
//3.修改商品status为2
update t_goods set status=2;

上面这种场景在高并发访问的情况下很可能会出现问题。 

  前面已经提到,只有当goods status为1时才能对该商品下单,上面第一步操作中,查询出来的商品status为1。但是当我们执行第三步Update操作的时候,有可能出现其他人先一步对商品下单把goods status修改为2了,但是我们并不知道数据已经被修改了,这样就可能造成同一个商品被下单2次,使得数据不一致。所以说这种方式是不安全的。

  1. 使用悲观锁来实现:

  在上面的场景中,商品信息从查询出来到修改,中间有一个处理订单的过程,使用悲观锁的原理就是,当我们在查询出goods信息后就把当前的数据锁定,直到我们修改完毕后再解锁。那么在这个过程中,因为goods被锁定了,就不会出现有第三者来对其进行修改了。

注:要使用悲观锁,我们必须关闭mysql数据库的自动提交属性,因为MySQL默认使用autocommit模式,也就是说,当你执行一个更新操作后,MySQL会立刻将结果进行提交。

  我们可以使用命令设置MySQL为非autocommit模式:

set autocommit=0;

  设置完autocommit后,我们就可以执行我们的正常业务了。具体如下:

//0.开始事务
begin;/begin work;/start transaction; (三者选一就可以)
//1.查询出商品信息
select status from t_goods where id=1 for update;
//2.根据商品信息生成订单
insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);
//3.修改商品status为2
update t_goods set status=2;
//4.提交事务
commit;/commit work;

注:上面的begin/commit为事务的开始和结束,因为在前一步我们关闭了mysql的autocommit,所以需要手动控制事务的提交,在这里就不细表了。

上面的第一步我们执行了一次查询操作:

select status from t_goods where id=1 for update;  

与普通查询不一样的是,我们使用了select…for update的方式,这样就通过数据库实现了悲观锁。此时在t_goods表中,id为1的 那条数据就被我们锁定了,其它的事务必须等本次事务提交之后才能执行。这样我们可以保证当前的数据不会被其它事务修改。

  注:需要注意的是,在事务中,只有SELECT ... FOR UPDATE 或LOCK IN SHARE MODE 同一笔数据时会等待其它事务结束后才执行,一般SELECT ... 则不受此影响。拿上面的实例来说,当我执行select status from t_goods where id=1 for update;后。我在另外的事务中如果再次执行select status from t_goods where id=1 for update;则第二个事务会一直等待第一个事务的提交,此时第二个查询处于阻塞的状态,但是如果我是在第二个事务中执行select status from t_goods where id=1;则能正常查询出数据,不会受第一个事务的影响。

  补充:MySQL select…for update的Row Lock与Table Lock
上面我们提到,使用select…for update会把数据给锁住,不过我们需要注意一些锁的级别,MySQL InnoDB默认Row-Level Lock,所以只有「明确」地指定主键,MySQL 才会执行Row lock (只锁住被选取的数据) ,否则MySQL 将会执行Table Lock (将整个数据表单给锁住)。

悲观锁的举例说明:

丢失更新:一个事务的更新覆盖了其它事务的更新结果,就是所谓的更新丢失。例如:用户A把值从6改为2,用户B把值从2改为6,则用户A丢失了他的更新。

 

2.乐观锁定的第二种实现方式和第一种差不多,同样是在需要乐观锁控制的table中增加一个字段,名称无所谓,字段类型使用时间戳(timestamp), 和上面的version类似,也是在更新提交的时候检查当前数据库中数据的时间戳和自己更新前取到的时间戳进行对比,如果一致则OK,否则就是版本冲突。

Mysql的乐观锁(Optimistic Lock)

  乐观锁的特点先进行业务操作,不到万不得已不去拿锁。即“乐观”的认为拿锁多半是会成功的,因此在进行完业务操作需要实际更新数据的最后一步再去拿一下锁就好。

  乐观锁在数据库上的实现完全是逻辑的,不需要数据库提供特殊的支持。一般的做法是在需要锁的数据上增加一个版本号,或者时间戳。

脏读:当一个事务读取其它完成一半事务的记录时,就会发生脏读取。例如:用户A,B看到的值都是6,用户B把值改为2,用户A读到的值仍为6。

悲观锁

在关系数据库管理系统里,悲观并发控制(又名”悲观锁”,Pessimistic Concurrency Control,缩写”PCC”)是一种并发控制的方法。它可以阻止一个事务以影响其他用户的方式来修改数据。如果一个事务执行的操作读某行数据应用了 锁,那只有当这个事务把锁释放,其他事务才能够执行与该锁冲突的操作。

悲观并发控制主要用于数据争用激烈的环境,以及发生并发冲突时使用锁保护数据的成本要低于回滚事务的成本的环境中。

下面以mybatis 举例说明,关键代码如下:

乐观锁的两种实现方式:

  1. 使用数据版本(Version)记录机制实现,这是乐观锁最常用的一种实现方式。何谓数据版本?即为数据增加一个版本标识,一般是通过为数据库表增加一个数字类型的 “version” 字段来实现。当读取数据时,将version字段的值一同读出,数据每更新一次,对此version值加一。当我们提交更新的时候,判断数据库表对应记录的当前版本信息与第一次取出来的version值进行比对,如果数据库表当前版本号与第一次取出来的version值相等,则予以更新,否则认为是过期数据,用下面的一张图来说明:

必威 1

  如上图所示,如果更新操作顺序执行,则数据的版本(version)依次递增,不会产生冲突。但是如果发生有不同的业务操作对同一版本的数据进行修改,那么,先提交的操作(图中B)会把数据version更新为2,当A在B之后提交更新时发现数据的version已经被修改了,那么A的更新操作会失败。

  1. 乐观锁定的第二种实现方式和第一种差不多,同样是在需要乐观锁控制的table中增加一个字段,名称无所谓,字段类型使用时间戳(timestamp), 和上面的version类似,也是在更新提交的时候检查当前数据库中数据的时间戳和自己更新前取到的时间戳进行对比,如果一致则OK,否则就是版本冲突。

为了解决这些并发带来的问题。 我们需要引入并发控制机制。

使用

MySQL InnoDB中使用悲观锁

要使用悲观锁,我们必须关闭mysql数据库的自动提交属性,因为MySQL默认使用autocommit模式,也就是说,当你执行一个更新操作后,MySQL会立刻将结果进行提交。set autocommit=0;

#0.开始事务
begin;/begin work;/start transaction; (三者选一就可以)
#1.查询出商品信息
select status from t_goods where id=1 for update;
#2.根据商品信息生成订单
insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);
#3.修改商品status为2
update t_goods set status=2;
#4.提交事务
commit;/commit work;

 

  上面的查询语句中,我们使用了select…for update的方式,这样就通过开启排他锁的方式实现了悲观锁。此时在t_goods表中,id为1的 那条数据就被我们锁定了,其它的事务必须等本次事务提交之后才能执行。这样我们可以保证当前的数据不会被其它事务修改。

上面我们提到,使用select…for update会把数据给锁住,不过我们需要注意一些锁的级别,MySQL InnoDB默认行级锁行级锁都是基于索引的,如果一条SQL语句用不到索引是不会使用行级锁的,会使用表级锁把整张表锁住,这点需要注意。

 

乐观锁的应用举例:

使用举例:以MySQL InnoDB为例
还是拿之前的实例来举:商品goods表中有一个字段status,status为1代表商品未被下单,status为2代表商品已经被下单,那么我们对某个商品下单时必须确保该商品status为1。假设商品的id为1。

下单操作包括3步骤:

//1.查询出商品信息
select (status,status,version) from t_goods where id=#{id}
//2.根据商品信息生成订单
insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);
//3.修改商品status为2
update t_goods 
set status=2,version=version+1
where id=#{id} and version=#{version};

乐观锁举例参考:

并发控制机制

优点与不足

悲观并发控制实际上是”先取锁再访问”的保守策略,为数据处理的安全提供了保证。但是在效率方面,处理加锁的机制会让数据库产生额外的开销,还有增 加产生死锁的机会;另外,在只读型事务处理中由于不会产生冲突,也没必要使用锁,这样做只能增加系统负载;还有会降低了并行性,一个事务如果锁定了某行数 据,其他事务就必须等待该事务处理完才可以处理那行数

  1. <update id="updateGoodsUseCAS" parameterType="Goods">  
  2. <![CDATA[ 
  3.         set status=#{status},name=#{name},version=version+1 
  4.     ]]>  
  5. </update> 

乐观锁与悲观锁的总结

悲观锁优缺点:

  • 悲观锁适用于可靠的持续性连接,诸如C/S应用。 对于Web应用的HTTP连接,先天不适用

  • 锁的使用意味着性能的损耗,在高并发、锁定持续时间长的情况下,尤其严重。 Web应用的性能瓶颈多在数据库处,使用悲观锁,进一步收紧了瓶颈

  • 非正常中止情况下的解锁机制,设计和实现起来很麻烦,成本还很高
  • 不够严谨的设计下,可能产生莫名其妙的,不易被发现的, 的死锁问题

乐观锁的优缺点:

  • 乐观锁机制避免了长事务中的数据库加锁开销,大大提升了大并发量下的系统整体性能表现。
  • 乐观锁机制往往基于系统中的数据存储逻辑,因此也具备一定的局限性,如在上例中,由于乐观锁机制是在我们的系统中实现,来自外部系统的更新操作不受我们系统的控制,因此可能会造成脏数据被更新到数据库中。在系统设计阶段,应该充分考虑到这些情况出现的可能性,并进行相应调整(如将乐观锁策略在数据库存储过程中实现,对外只开放基于此存储过程的数据更新途径,而不是将数据库表直接对外公开)。

参考:

悲观锁:假定会发生并发冲突,屏蔽一切可能违反数据完整性的操作。[1]

总结

乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库如果提供类似于write_condition机智的其实都是提供的乐观锁。 相反,如果经常发生冲突,上层应用会不断进行 retry,这样反而降低了性能,所以这种情况下用悲观锁比较合适

 

 

 

---------------------------------------第二种理解-------------------

 

乐观锁:假设不会发生并发冲突,只在提交操作时检查是否违反数据完整性。[1] 乐观锁不能解决脏读的问题。

乐观锁

乐观锁不是数据库自带的,需要我们自己去实现。乐观锁是指操作数据库时(更新操作),想法很乐观,认为这次的操作不会导致冲突,在操作数据时,并不进行任何其他的特殊处理(也就是不加锁),而在进行更新后,再去判断是否有冲突了。

通常实现是这样的:在表中的数据进行操作时(更新),先给数据表加一个版本(version)字段,每操作一次,将那条记录的版本号加1。也就是先查询出那条记录,获取出version字段,如果要对那条记录进行操作(更新),则先判断此刻version的值是否与刚刚查询出来时的version的值相等,如果相等,则说明这段期间,没有其他程序对其进行操作,则可以执行更新,将version字段的值加1;如果更新时发现此刻的version值与刚刚获取出来的version的值不相等,则说明这段期间已经有其他程序对其进行操作了,则不进行更新操作。

举例:

 

下单操作包括3步骤:

1.查询出商品信息

select (status,status,version) from t_goods where id=#{id}

2.根据商品信息生成订单

3.修改商品status为2

update t_goods 

set status=2,version=version+1

where id=#{id} and version=#{version};

 

除了自己手动实现乐观锁之外,现在网上许多框架已经封装好了乐观锁的实现,如hibernate,需要时,可能自行搜索"hiberate 乐观锁"试试看。

 

银行两操作员同时操作同一账户就是典型的例子。
比如A、B操作员同时读取一余额为1000元的账户,A操作员为该账户增加100元,B操作员同时为该账户扣除50元,A先提交,B后提交。最后实际账户余额为1000-50=950元,但本该为1000+100-50=1050。这就是典型的并发问题。

乐观锁应用

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