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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)在企業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在大量并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的一致性和完整性都十分重要。數(shù)據(jù)庫(kù)鎖機(jī)制的應(yīng)用就成為了保證數(shù)據(jù)安全和正確性的重要手段。樂(lè)觀(guān)鎖是數(shù)據(jù)庫(kù)鎖機(jī)制的一種，本篇文章將為您講解Java數(shù)據(jù)庫(kù)中的樂(lè)觀(guān)鎖。
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一、什么是樂(lè)觀(guān)鎖？
樂(lè)觀(guān)鎖是數(shù)據(jù)庫(kù)中一種輕量級(jí)的鎖機(jī)制，不會(huì)阻塞其他的SQL語(yǔ)句執(zhí)行，而是通過(guò)對(duì)比當(dāng)前數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)是否一致來(lái)判斷是否有其他事務(wù)的修改操作。由于其輕量級(jí)的特性，樂(lè)觀(guān)鎖常被用于高并發(fā)的場(chǎng)景中，而且往往可以帶來(lái)比悲觀(guān)鎖更好的性能。
二、樂(lè)觀(guān)鎖的實(shí)現(xiàn)原理
樂(lè)觀(guān)鎖的實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)于版本控制機(jī)制，其基本思想是在數(shù)據(jù)表中添加一列版本號(hào)（version），每次數(shù)據(jù)更新時(shí)，同時(shí)更新版本號(hào)。當(dāng)數(shù)據(jù)被多個(gè)事務(wù)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，每個(gè)事務(wù)都會(huì)獲取數(shù)據(jù)的原始版本號(hào)，當(dāng)修改操作提交時(shí)，樂(lè)觀(guān)鎖會(huì)通過(guò)比較當(dāng)前的版本號(hào)和事務(wù)最初獲取的版本號(hào)，確定是否允許提交修改。
在Java數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)中，樂(lè)觀(guān)鎖的實(shí)現(xiàn)一般有以下兩種方式：
1. 使用版本字段機(jī)制：在數(shù)據(jù)表中添加一個(gè)版本控制列，并在每次更新操作中將該字段也更新。當(dāng)更新數(shù)據(jù)時(shí)查詢(xún)?cè)撔袛?shù)據(jù)的版本號(hào)，如果更新前后的版本號(hào)相同，說(shuō)明該數(shù)據(jù)行沒(méi)有被其他事務(wù)修改，可以正常更新。如果版本號(hào)不同，說(shuō)明該數(shù)據(jù)已被其他事務(wù)修改，則更新操作失敗。
2. 使用CAS（Compare And Swap）機(jī)制：CAS機(jī)制是樂(lè)觀(guān)鎖的另一種實(shí)現(xiàn)方式，可以將其視為對(duì)Java的互斥鎖的一種優(yōu)化。CAS是一種無(wú)鎖的原子操作，通過(guò)比較內(nèi)存地址上的值和指定的值是否相等來(lái)判斷是否需要修改內(nèi)存中的值。
三、樂(lè)觀(guān)鎖的使用場(chǎng)景
樂(lè)觀(guān)鎖適用于多讀少寫(xiě)的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)場(chǎng)景，例如讀取在線(xiàn)用戶(hù)列表、讀取商品庫(kù)存等。在這些場(chǎng)景下，讀操作的頻率遠(yuǎn)高于寫(xiě)操作的頻率，使用樂(lè)觀(guān)鎖可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)性能。
同時(shí)，在數(shù)據(jù)更新操作的事務(wù)控制機(jī)制中，樂(lè)觀(guān)鎖也可以發(fā)揮重要的作用。當(dāng)使用樂(lè)觀(guān)鎖對(duì)于重要數(shù)據(jù)行進(jìn)行更新操作時(shí)，如果事務(wù)能夠順利完成，則表示數(shù)據(jù)一致性得到了有效保障。
四、樂(lè)觀(guān)鎖的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)
樂(lè)觀(guān)鎖的主要優(yōu)勢(shì)在于其輕量級(jí)的特性，可以避免悲觀(guān)鎖的阻塞和并發(fā)低效，提高程序的并發(fā)性能，適用于高并發(fā)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)場(chǎng)景。同時(shí)，樂(lè)觀(guān)鎖還能有效降低在數(shù)據(jù)更新時(shí)出現(xiàn)死鎖等并發(fā)問(wèn)題的概率。
然而，樂(lè)觀(guān)鎖的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。由于其基于版本控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)更新操作的失敗率高于悲觀(guān)鎖，因此，其一般適用于少量數(shù)據(jù)的修改操作。由于實(shí)現(xiàn)方式的差異，CAS機(jī)制的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高，對(duì)于開(kāi)發(fā)者的代碼能力也有一定的要求，而使用版本字段機(jī)制需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，不適合某些已有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景。
五、
在Java數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)中，樂(lè)觀(guān)鎖是一種實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)鎖機(jī)制的有效方式。其基于版本控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)，避免了悲觀(guān)鎖的阻塞和并發(fā)低效，同時(shí)能夠有效提高程序的并發(fā)性能，適用于多讀少寫(xiě)的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)場(chǎng)景。然而，在實(shí)現(xiàn)方式和適用場(chǎng)景上，樂(lè)觀(guān)鎖也存在一定的局限性，需要開(kāi)發(fā)者在實(shí)際開(kāi)發(fā)中進(jìn)行靈活應(yīng)用。
綜上所述，樂(lè)觀(guān)鎖是Java數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)中一種值得掌握的技術(shù)。希望本篇文章能夠?qū)δ斫鈽?lè)觀(guān)鎖的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)原理有所幫助。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- 樂(lè)觀(guān)鎖的示例
- 深入研究 Java Synchronize 和 Lock 的區(qū)別與用法
樂(lè)觀(guān)鎖的示例
如一個(gè)金融系統(tǒng)，當(dāng)某個(gè)操作員讀取用戶(hù)的數(shù)據(jù)，并在讀出的用戶(hù)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改時(shí)（如更改用戶(hù)帳戶(hù)余額），如果采用悲觀(guān)鎖機(jī)制，也就意味著整個(gè)操作過(guò) 程中（從操作員讀出數(shù)據(jù)、開(kāi)始修改直至提交修改結(jié)果的全過(guò)程，甚至還包括操作 員中途去煮咖啡的時(shí)間），數(shù)據(jù)庫(kù)記錄始終處于加鎖狀態(tài)，可以想見(jiàn)，如果面對(duì)幾百上千個(gè)并發(fā)，這樣的情況將導(dǎo)致怎樣的后果。
樂(lè)觀(guān)鎖機(jī)制在一定程度上解決了這個(gè)問(wèn)題。樂(lè)觀(guān)鎖，大多是基于數(shù)據(jù)版本 （ Version ）記錄機(jī)制實(shí)現(xiàn)。何謂數(shù)據(jù)版本？即為數(shù)據(jù)增加一個(gè)版本標(biāo)識(shí)，在基于數(shù)據(jù)庫(kù)表的版本解決方案中，一般是通過(guò)為數(shù)據(jù)庫(kù)表增加一個(gè) “version” 字段來(lái)實(shí)現(xiàn)。
讀取出數(shù)據(jù)時(shí)，將此版本號(hào)一同讀出，之后更新時(shí)，對(duì)此版本號(hào)加一。此時(shí)，將提交數(shù)據(jù)的版本數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)表對(duì)應(yīng)記錄的當(dāng)前版本信息進(jìn)行比對(duì)，如果提交的數(shù)據(jù)版本號(hào)大于數(shù)據(jù)庫(kù)表當(dāng)前版本號(hào)，則予以更新，否則認(rèn)為是過(guò)期數(shù)據(jù)。
對(duì)于上面修改用戶(hù)鬧鎮(zhèn)帳戶(hù)信息的例子而言，假設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)中帳戶(hù)信息表中有一個(gè) version 字段，當(dāng)前值為 1 ；而當(dāng)前帳戶(hù)余額字段（ balance ）為 $100 。
1 操作員 A 此時(shí)將其讀出（ version=1 ），并從其帳戶(hù)余額中扣除 $50（ $100-$50 ）。
2 在操作員 A 操作的過(guò)程中，操作員B 也讀入此用戶(hù)信息（ version=1 ），并從其帳戶(hù)余額中扣除 $20 （ $100-$20 ）。
3 操作員 A 完成了修改工作，將數(shù)據(jù)版本號(hào)加一（ version=2 ），連兄簡(jiǎn)同帳戶(hù)扣除后余額（ balance=$50 ），提交至數(shù)據(jù)庫(kù)更新，此時(shí)由于提交數(shù)據(jù)版本大于數(shù)據(jù)庫(kù)記錄當(dāng)前版本，數(shù)據(jù)被更新，數(shù)據(jù)庫(kù)記錄 version 更新為 2 。
4 操作員 B 完成了操作，也將版本號(hào)加一（ version=2 ）試圖向數(shù)據(jù)庫(kù)提交數(shù)據(jù)（ balance=$80 ），但此時(shí)比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄版本時(shí)發(fā)現(xiàn)，操作員 B 提交的數(shù)據(jù)版本號(hào)為 2 ，數(shù)據(jù)庫(kù)記錄當(dāng)前版本也為 2 ，不滿(mǎn)足 “ 提交版本必須大于記錄當(dāng)前版本才能執(zhí)行更新液塵粗 “ 的樂(lè)觀(guān)鎖策略，因此，操作員 B 的提交被駁回。
這樣，就避免了操作員 B 用基于 version=1 的舊數(shù)據(jù)修改的結(jié)果覆蓋操作員A 的操作結(jié)果的可能。
深入研究 Java Synchronize 和 Lock 的區(qū)別與用法
一、synchronized和lock的用法區(qū)別
synchronized：在需要同步的對(duì)象中加入此控制，synchronized可以加在方法上，也可以加在特定代碼塊中，括號(hào)中表示需要鎖的對(duì)象。
lock：需要顯示指定起始位置和終止位置。一般使用ReentrantLock類(lèi)做為鎖，多個(gè)線(xiàn)程中必須要使用一個(gè)ReentrantLock類(lèi)做為對(duì)象才能保證鎖的生效。且在加鎖和解鎖處需要通過(guò)lock()和unlock()顯示指出。所以一般會(huì)在finally塊中寫(xiě)unlock()以防死鎖。
二、synchronized和lock性能區(qū)別
synchronized是托管給JVM執(zhí)行的，而lock是java寫(xiě)的控制鎖的代碼。在Java1.5中，synchronize是性能低效的。因?yàn)檫@是一個(gè)重量級(jí)操作，需要調(diào)用操作接口，導(dǎo)致有可能加鎖消耗的系統(tǒng)時(shí)間比加鎖以外的操作還多。相比之下使用Java提供的Lock對(duì)象，性能更高一些。但是到了Java1.6，發(fā)生了變化。synchronize在語(yǔ)義上很清晰，可以進(jìn)行很多優(yōu)化，有適應(yīng)自旋，鎖消除，鎖粗化，輕量級(jí)鎖，偏向鎖等等。導(dǎo)致在Java1.6上synchronize的性能并不比Lock差。官方也表示，他們也更支持synchronize，在未來(lái)的版本中還有優(yōu)化余地。synchronized原始采用的是CPU悲觀(guān)鎖機(jī)制，即線(xiàn)野老程獲得的是獨(dú)占鎖。獨(dú)占鎖意味著其他線(xiàn)程只能依靠阻塞來(lái)等待線(xiàn)程釋放鎖。而在CPU轉(zhuǎn)換線(xiàn)程阻塞時(shí)會(huì)引起線(xiàn)程上下文切換，當(dāng)有很多線(xiàn)程競(jìng)爭(zhēng)鎖的時(shí)候，會(huì)引起CPU頻繁的上下文切換導(dǎo)致效率很低。而Lock用的是樂(lè)觀(guān)鎖方式。所謂樂(lè)觀(guān)鎖就是，每次不加鎖而敏脊帶是假設(shè)沒(méi)有沖突而去完成某項(xiàng)操作，如果因?yàn)闆_突失敗就重試，直到成功為止。樂(lè)觀(guān)鎖實(shí)現(xiàn)的機(jī)制就是CAS操作（Compare and Swap）。可以進(jìn)一步研究ReentrantLock的源代碼，會(huì)發(fā)現(xiàn)其中比較重要的獲得鎖的一個(gè)方法是compareAndSetState。這里其實(shí)就是調(diào)用的CPU提供的特殊指令?，F(xiàn)代的CPU提供了指令，可以自動(dòng)更新共享數(shù)據(jù)，而且能夠檢測(cè)到其他線(xiàn)程的干擾，而 compareAndSet() 就用這些代替了鎖定。這個(gè)算法稱(chēng)作非阻橋蘆塞算法，意思是一個(gè)線(xiàn)程的失敗或者掛起不應(yīng)該影響其他線(xiàn)程的失敗或掛起的算法。
Synchronize 使用簡(jiǎn)單，而且不需要釋放鎖，自己出了同步塊會(huì)釋放
Lock 使用麻煩。每次lock后，記得手工釋放。
在jdk 1.6之前 Synchronize 性能比Lock差很多森枝漏。jdk 1.6后就差不此爛多了。
Lock還可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)等待，搭枝響應(yīng)中斷，等高級(jí)功能，有助于 避免死鎖。Synchronize 就不行了。
關(guān)于java 數(shù)據(jù)庫(kù)的樂(lè)觀(guān)鎖的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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當(dāng)前文章：Java數(shù)據(jù)庫(kù)中的樂(lè)觀(guān)鎖簡(jiǎn)介 (java 數(shù)據(jù)庫(kù)的樂(lè)觀(guān)鎖)
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