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  • 乐观锁,悲观锁,自旋锁与CAS机制

    一、CAS机制

      1.CAS(Compare-and-Swap),即比较并替换,java并发包中许多Atomic的类的底层原理都是CAS。

      2.CAS需要有3个操作数:

         1)需要读写的内存值 V

         2)进行比较的预期值 A

         3)拟写入的新值 B。

        CAS指令执行时,当且仅当内存值V与预期值A相等时,将内存值V修改为B,否则就什么都不做。

        整个比较并替换的操作是一个原子操作。

       3.CAS是乐观锁的一种实现方式。

    二、CAS的缺点

      CAS虽然很高效的解决了原子操作问题,但是CAS仍然存在三大问题。

      1) CPU开销大。

      2) 不能保证代码块的原子性,只能保证一个共享变量的原子操作。

      3)ABA问题。

    三、自旋锁:循环

    自旋锁:自旋锁就是让不满足条件的线程循环等待,而不是立即挂起

    通过占用处理器(CPU)的时间来避免线程切换带来的开销。

    三、悲观锁和乐观锁

    1.悲观锁:总是假设最坏的情况,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阻塞直到它拿到锁。

    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。

    再比如Java里面的同步原语synchronized关键字的实现就是悲观锁,volatile关键字虽然是synchronized关键字的轻量级实现,但是其无法保证原子性,所以一般也要搭配锁使用。

    2.乐观锁: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,像数据库提供的类似于write_condition机制,其实都是提供的乐观锁。

    在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。

    总结:乐观锁和悲观锁的区别在于拿数据的时候是否认为别人会不会修改,乐观锁认为别人不会修改,所以拿数据的时候没有上锁。悲观锁则认为别人会修改,所以直接上锁

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