悲观锁和乐观锁

在多线程编程中，乐观锁和悲观锁是两种解决并发安全问题的核心策略，它们的核心策略在于对“数据竞争风险”的假设和应对方式。

核心思想与定义

1. 悲观锁

• 核心思想：“悲观”地假设冲突很可能发生。在操作数据（尤其是修改）之前，预先锁定该数据，确保在持有锁的期间，其他事务无法修改（甚至有时无法读取）该数据，从而避免冲突。
• 行为模式：“先取锁，再操作”。事务开始时或操作数据前就获取锁（如行锁、表锁），直到事务提交或回滚才释放。

2. 乐观锁

• 核心思想：“乐观”地假设冲突很少发生。允许事务在不加锁的情况下直接读取和修改数据。但是在提交修改之前，会检查此期间的数据是否被其他事务修改过。如果检测到冲突，则放弃本次修改（通常通过回滚或重试机制处理）。
• 行为模式：“先操作，提交时再检查冲突”。核心在于冲突检测而非冲突避免。

实现机制

1. 悲观锁实现（通常由数据库直接提供）

• 数据库锁机制：直接利用数据库的锁功能。
  • 行级锁：SELECT ... FOR UPDATE (加排他锁/X锁), SELECT ... LOCK IN SHARE MODE (加共享锁/S锁 - 较少用于悲观更新)。这是 InnoDB 等支持行锁引擎的标准做法。FOR UPDATE 会阻塞其他事务的 FOR UPDATE 和普通写操作。
  • 表级锁：LOCK TABLES ... WRITE/READ。粒度大，并发性低，在支持行锁的引擎中不推荐用于细粒度并发控制。
• 特点：
  • 强一致性：锁定期间保证数据的绝对独占性。
  • 阻塞：获取不到锁的事务会阻塞等待，直到锁释放或超时。
  • 开销：加锁、解锁、维护锁、处理死锁都需要开销。
  • 死锁风险：多个事务循环等待对方持有的锁会导致死锁，需要数据库死锁检测和回滚。

2. 乐观锁实现（通常需要应用层逻辑配合数据库特性）

• 核心：版本控制
  • 数据表增加版本字段：如 version (整数) 或 timestamp (时间戳)。
  • 读取：读取数据时，同时记录当前版本号 V_old。
  • 修改：更新数据时，在 WHERE 条件中包含主键和读取时的版本号 V_old，并将版本号 +1 (或更新时间戳)。
• 冲突检测：
  • ​​​​​​​如果 UPDATE 语句返回的“影响行数”为 0，说明在读取之后、提交之前，该行数据已经被其他事务修改（V_old 与当前数据库中的版本号不匹配），即发生了冲突。
  • 应用层检测到影响行数为 0 后，需要根据业务逻辑处理冲突（典型处理：回滚当前事务、重试整个业务操作、提示用户等）。
• 特点：
  • ​​​​​​​非阻塞：读操作不加锁，写操作只在提交瞬间进行版本检查（本质是一个原子操作），不会导致其他事务阻塞等待（但冲突的事务需要自己处理失败）。
  • 高并发：在冲突率低的场景下，性能通常优于悲观锁（省去了加锁开销和等待时间）。