乐观锁和悲观锁

乐观锁

乐观锁认为共享资源每次被访问的时候不会出现问题，线程可以不停地执行，无需加锁也无需等待，只是在提交修改的时候去验证对应的资源是否被其它线程修改了。乐观锁可以通过版本号机制和 CAS 算法实现。

CAS

• V：要更新的变量值(Var)
• E：预期值(Expected)
• N：拟写入的新值(New)

当且仅当 V 的值等于 E 时，CAS 通过原子方式用新值 N 来更新 V 的值。如果不等，说明已经有其它线程更新了 V，则当前线程放弃更新。

JAVA 中如何实现 CAS

JAVA 中的 CAS 是通过底层的 Unsafe 类调用 CPU 的原子指令实现的。

• Java 使用 Unsafe.compareAndSwapXXX 方法实现 CAS；（xxx = int / long / Object）
• 这个方法由 JNI 调用到底层 C++代码；（通过 JNI 可以把 Java 调用“桥接”到 C/C++ 实现的底层函数上）
• 最终由 CPU 的原子指令（如 x86 的 CMPXCHG） 保证原子性。

CAS 存在的问题

• ABA：对一个值的两次读取之间值可能被修改过。解决思路是在变量前面追加上版本号或者时间戳。

悲观锁

悲观锁认为共享资源每次被访问的时候都会出现问题，所以每次获取资源时都会上锁，这样其他线程如果想拿到这个资源就会阻塞，直到锁被上一个持有者释放。

 Java 中synchronized 和 ReentrantLock 等独占锁就是悲观锁思想的实现。

public void performSynchronisedTask() {
    synchronized (this) {
        // 需要同步的操作
    }
}

private Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
   // 需要同步的操作
} finally {
    lock.unlock();
}

• 优点：实现简单，数据安全性强，适合写操作较多的场景，避免大量重试消耗资源。
• 缺点：高并发场景下激烈锁竞争会造成大量线程阻塞，大量线程阻塞会导致大量上下文切换，消耗大量系统资源。悲观锁甚至会导致死锁问题。