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乐观锁与悲观锁 ​

看在前面 ​

*[面试必备之乐观锁与悲观锁](（原链已失效 2026-10，内容已在本篇/本库）A4%87%E4%B9%8B%E4%B9%90%E8%A7%82%E9%94%81%E4%B8%8E%E6%82%B2%E8%A7%82%E9%94%81.md)

何谓悲观锁与乐观锁 ​

乐观锁对应于生活中乐观的人总是想着事情往好的方向发展。悲观锁对应于生活中悲观的人总是想着事情往坏的方向发展。这两种人各有优缺点，不能以场景而定说一种人好于另外一种人。

### 悲观锁

总是做最坏的假设，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。共享资源每次只给一个线程使用，其它线程阻塞，用完后再把资源转让给其它线程。

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、读锁、写锁，都是在做操作之前先上锁。Java中synchronized和ReentrantLock这类独占锁就是悲观锁思想的实现。

### 乐观锁

总是做最好的假设，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在此期间别人有没有去更新这个数据。可以使用版本号机制和CAS算法实现。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，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。

### 两种锁的使用场景

从上面对两种锁的介绍，我们知道两种锁各有优缺点，不可认为一种好于另一种。像乐观锁适用于写少（多读）的场景，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。但如果是多写场景，一般会经常产生冲突。这就会导致上层应用会不断 retry，这样反倒是降低了性能。所以一般多写的场景下用悲观锁合适。

锁与 CAS 只是并发解决思路的一部分：可见性/原子性/有序性三性问题与各类手段的完整对应关系，见 Java并发中解决的几种思路。

乐观锁常见的两种实现方式 ​

乐观锁一般会使用版本号机制或CAS算法实现。

### 1. 版本号机制

一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段，表示数据被修改的次数。当数据被修改时，version值会加一。当线程A要更新数据值时，在读取数据的同时也会读取version值。在提交更新时，若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新。否则重试更新操作，直到更新成功。

举一个简单的例子：假设数据库中帐户信息表中有一个 version 字段，当前值为 1 。而当前帐户余额字段（ balance ）为 $100 。

  1. 操作员 A 此时将其读出（ version=1 ），并从其帐户余额中扣除 $50（ $100-$50 ）。
  2. 在操作员 A 操作的过程中，操作员B 也读入此用户信息（ version=1 ）。并从其帐户余额中扣除 $20 （ $100-$20 ）。
  3. 操作员 A 完成了修改工作，将数据版本号加一（ version=2 ）。连同帐户扣除后余额（ balance=$50 ），提交至数据库更新。此时由于提交数据版本大于数据库记录当前版本，数据被更新。数据库记录 version 更新为 2 。
  4. 操作员 B 完成了操作，也将版本号加一（ version=2 ），试图向数据库提交数据（ balance=$80 ）。但比对数据库记录版本时发现：操作员 B 提交的数据版本号为 2 。数据库记录当前版本也为 2 。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。

这样，就避免了操作员 B 用基于 version=1 的旧数据修改的结果覆盖操作员A 的操作结果的可能。

### 2. CAS算法

即compare and swap（比较与交换），是一种有名的无锁算法。无锁编程，即不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步。也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non-blocking Synchronization）。CAS算法涉及到三个操作数

  • 需要读写的内存值 V
  • 用于比较的值 A
  • 拟写入的新值 B

当且仅当 V 的值等于 A时，CAS通过原子方式用新值B来更新V的值。否则不会执行任何操作（比较和替换是一个原子操作）。一般情况下是一个自旋操作，即不断的重试。

关于自旋锁，大家可以看这篇不错的文章：《 面试必备之深入理解自旋锁》

乐观锁的缺点 ​

乐观锁三大问题（ABA、自旋开销、只能保证单变量）详见 CAS

CAS与synchronized的使用情景 ​

简单的来说，CAS适用于写少的场景（多读场景，冲突一般较少）。synchronized适用于写多的场景（多写场景，冲突一般较多）

  1. 对于资源竞争较少（线程冲突较轻）的场景，synchronized同步锁有线程阻塞和唤醒切换。也有用户态内核态间的切换。这些切换操作额外浪费消耗cpu资源。而CAS基于硬件实现，不需要进入内核。不需要切换线程，操作自旋几率较少。因此可以获得更高的性能。

  2. 对于资源竞争严重（线程冲突严重）的场景，CAS自旋的概率大，从而浪费更多的CPU资源。效率低于synchronized。

补充： Java并发编程这个领域中synchronized关键字一直都是元老级的角色。很久之前很多人都会称它为 “重量级锁” 。

但是，JavaSE 1.6 之后引入了 偏向锁 和 轻量级锁 以及其它各种优化。这些优化主要是为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗。此后synchronized在某些场景下并不是那么重了。

synchronized 底层依赖对象头的 monitor（ObjectMonitor）机制；基于队列的自旋-阻塞方案是 AQS（ReentrantLock）的实现，两者不同。稍微牺牲了公平性，但获得了高吞吐量。在线程冲突较少的场景下，可以获得和CAS类似的性能。而线程冲突严重的场景下，性能远高于CAS。