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隨著計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫在企業(yè)中的應用越來越廣泛。在大量并發(fā)訪問的情況下，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性和完整性都十分重要。數(shù)據(jù)庫鎖機制的應用就成為了保證數(shù)據(jù)安全和正確性的重要手段。樂觀鎖是數(shù)據(jù)庫鎖機制的一種，本篇文章將為您講解Java數(shù)據(jù)庫中的樂觀鎖。
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一、什么是樂觀鎖？
樂觀鎖是數(shù)據(jù)庫中一種輕量級的鎖機制，不會阻塞其他的SQL語句執(zhí)行，而是通過對比當前數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)是否一致來判斷是否有其他事務的修改操作。由于其輕量級的特性，樂觀鎖常被用于高并發(fā)的場景中，而且往往可以帶來比悲觀鎖更好的性能。
二、樂觀鎖的實現(xiàn)原理
樂觀鎖的實現(xiàn)主要依賴于版本控制機制，其基本思想是在數(shù)據(jù)表中添加一列版本號（version），每次數(shù)據(jù)更新時，同時更新版本號。當數(shù)據(jù)被多個事務訪問時，每個事務都會獲取數(shù)據(jù)的原始版本號，當修改操作提交時，樂觀鎖會通過比較當前的版本號和事務最初獲取的版本號，確定是否允許提交修改。
在Java數(shù)據(jù)庫開發(fā)中，樂觀鎖的實現(xiàn)一般有以下兩種方式：
1. 使用版本字段機制：在數(shù)據(jù)表中添加一個版本控制列，并在每次更新操作中將該字段也更新。當更新數(shù)據(jù)時查詢該行數(shù)據(jù)的版本號，如果更新前后的版本號相同，說明該數(shù)據(jù)行沒有被其他事務修改，可以正常更新。如果版本號不同，說明該數(shù)據(jù)已被其他事務修改，則更新操作失敗。
2. 使用CAS（Compare And Swap）機制：CAS機制是樂觀鎖的另一種實現(xiàn)方式，可以將其視為對Java的互斥鎖的一種優(yōu)化。CAS是一種無鎖的原子操作，通過比較內(nèi)存地址上的值和指定的值是否相等來判斷是否需要修改內(nèi)存中的值。
三、樂觀鎖的使用場景
樂觀鎖適用于多讀少寫的數(shù)據(jù)訪問場景，例如讀取在線用戶列表、讀取商品庫存等。在這些場景下，讀操作的頻率遠高于寫操作的頻率，使用樂觀鎖可以提高數(shù)據(jù)庫的并發(fā)性能。
同時，在數(shù)據(jù)更新操作的事務控制機制中，樂觀鎖也可以發(fā)揮重要的作用。當使用樂觀鎖對于重要數(shù)據(jù)行進行更新操作時，如果事務能夠順利完成，則表示數(shù)據(jù)一致性得到了有效保障。
四、樂觀鎖的優(yōu)勢和缺點
樂觀鎖的主要優(yōu)勢在于其輕量級的特性，可以避免悲觀鎖的阻塞和并發(fā)低效，提高程序的并發(fā)性能，適用于高并發(fā)數(shù)據(jù)訪問場景。同時，樂觀鎖還能有效降低在數(shù)據(jù)更新時出現(xiàn)死鎖等并發(fā)問題的概率。
然而，樂觀鎖的缺點也是顯而易見的。由于其基于版本控制機制實現(xiàn)，數(shù)據(jù)更新操作的失敗率高于悲觀鎖，因此，其一般適用于少量數(shù)據(jù)的修改操作。由于實現(xiàn)方式的差異，CAS機制的實現(xiàn)復雜度較高，對于開發(fā)者的代碼能力也有一定的要求，而使用版本字段機制需要對數(shù)據(jù)庫表結構進行修改，不適合某些已有數(shù)據(jù)結構的場景。
五、
在Java數(shù)據(jù)庫開發(fā)中，樂觀鎖是一種實現(xiàn)輕量級鎖機制的有效方式。其基于版本控制機制實現(xiàn)，避免了悲觀鎖的阻塞和并發(fā)低效，同時能夠有效提高程序的并發(fā)性能，適用于多讀少寫的數(shù)據(jù)訪問場景。然而，在實現(xiàn)方式和適用場景上，樂觀鎖也存在一定的局限性，需要開發(fā)者在實際開發(fā)中進行靈活應用。
綜上所述，樂觀鎖是Java數(shù)據(jù)庫開發(fā)中一種值得掌握的技術。希望本篇文章能夠對您理解樂觀鎖的應用和實現(xiàn)原理有所幫助。
相關問題拓展閱讀：
- 樂觀鎖的示例
- 深入研究 Java Synchronize 和 Lock 的區(qū)別與用法
樂觀鎖的示例
如一個金融系統(tǒng)，當某個操作員讀取用戶的數(shù)據(jù)，并在讀出的用戶數(shù)據(jù)的基礎上進行修改時（如更改用戶帳戶余額），如果采用悲觀鎖機制，也就意味著整個操作過 程中（從操作員讀出數(shù)據(jù)、開始修改直至提交修改結果的全過程，甚至還包括操作 員中途去煮咖啡的時間），數(shù)據(jù)庫記錄始終處于加鎖狀態(tài)，可以想見，如果面對幾百上千個并發(fā)，這樣的情況將導致怎樣的后果。
樂觀鎖機制在一定程度上解決了這個問題。樂觀鎖，大多是基于數(shù)據(jù)版本 （ Version ）記錄機制實現(xiàn)。何謂數(shù)據(jù)版本？即為數(shù)據(jù)增加一個版本標識，在基于數(shù)據(jù)庫表的版本解決方案中，一般是通過為數(shù)據(jù)庫表增加一個 “version” 字段來實現(xiàn)。
讀取出數(shù)據(jù)時，將此版本號一同讀出，之后更新時，對此版本號加一。此時，將提交數(shù)據(jù)的版本數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫表對應記錄的當前版本信息進行比對，如果提交的數(shù)據(jù)版本號大于數(shù)據(jù)庫表當前版本號，則予以更新，否則認為是過期數(shù)據(jù)。
對于上面修改用戶鬧鎮(zhèn)帳戶信息的例子而言，假設數(shù)據(jù)庫中帳戶信息表中有一個 version 字段，當前值為 1 ；而當前帳戶余額字段（ balance ）為 $100 。
1 操作員 A 此時將其讀出（ version=1 ），并從其帳戶余額中扣除 $50（ $100-$50 ）。
2 在操作員 A 操作的過程中，操作員B 也讀入此用戶信息（ version=1 ），并從其帳戶余額中扣除 $20 （ $100-$20 ）。
3 操作員 A 完成了修改工作，將數(shù)據(jù)版本號加一（ version=2 ），連兄簡同帳戶扣除后余額（ balance=$50 ），提交至數(shù)據(jù)庫更新，此時由于提交數(shù)據(jù)版本大于數(shù)據(jù)庫記錄當前版本，數(shù)據(jù)被更新，數(shù)據(jù)庫記錄 version 更新為 2 。
4 操作員 B 完成了操作，也將版本號加一（ version=2 ）試圖向數(shù)據(jù)庫提交數(shù)據(jù)（ balance=$80 ），但此時比對數(shù)據(jù)庫記錄版本時發(fā)現(xiàn)，操作員 B 提交的數(shù)據(jù)版本號為 2 ，數(shù)據(jù)庫記錄當前版本也為 2 ，不滿足 “ 提交版本必須大于記錄當前版本才能執(zhí)行更新液塵粗 “ 的樂觀鎖策略，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)修改的結果覆蓋操作員A 的操作結果的可能。
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，括號中表示需要鎖的對象。
lock：需要顯示指定起始位置和終止位置。一般使用ReentrantLock類做為鎖，多個線程中必須要使用一個ReentrantLock類做為對象才能保證鎖的生效。且在加鎖和解鎖處需要通過lock()和unlock()顯示指出。所以一般會在finally塊中寫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寫的控制鎖的代碼。在Java1.5中，synchronize是性能低效的。因為這是一個重量級操作，需要調(diào)用操作接口，導致有可能加鎖消耗的系統(tǒng)時間比加鎖以外的操作還多。相比之下使用Java提供的Lock對象，性能更高一些。但是到了Java1.6，發(fā)生了變化。synchronize在語義上很清晰，可以進行很多優(yōu)化，有適應自旋，鎖消除，鎖粗化，輕量級鎖，偏向鎖等等。導致在Java1.6上synchronize的性能并不比Lock差。官方也表示，他們也更支持synchronize，在未來的版本中還有優(yōu)化余地。synchronized原始采用的是CPU悲觀鎖機制，即線野老程獲得的是獨占鎖。獨占鎖意味著其他線程只能依靠阻塞來等待線程釋放鎖。而在CPU轉換線程阻塞時會引起線程上下文切換，當有很多線程競爭鎖的時候，會引起CPU頻繁的上下文切換導致效率很低。而Lock用的是樂觀鎖方式。所謂樂觀鎖就是，每次不加鎖而敏脊帶是假設沒有沖突而去完成某項操作，如果因為沖突失敗就重試，直到成功為止。樂觀鎖實現(xiàn)的機制就是CAS操作（Compare and Swap）?？梢赃M一步研究ReentrantLock的源代碼，會發(fā)現(xiàn)其中比較重要的獲得鎖的一個方法是compareAndSetState。這里其實就是調(diào)用的CPU提供的特殊指令。現(xiàn)代的CPU提供了指令，可以自動更新共享數(shù)據(jù)，而且能夠檢測到其他線程的干擾，而 compareAndSet() 就用這些代替了鎖定。這個算法稱作非阻橋蘆塞算法，意思是一個線程的失敗或者掛起不應該影響其他線程的失敗或掛起的算法。
Synchronize 使用簡單，而且不需要釋放鎖，自己出了同步塊會釋放
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還可以實現(xiàn)定時等待，搭枝響應中斷，等高級功能，有助于 避免死鎖。Synchronize 就不行了。
關于java 數(shù)據(jù)庫的樂觀鎖的介紹到此就結束了，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，記得收藏關注本站。
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文章標題：Java數(shù)據(jù)庫中的樂觀鎖簡介 (java 數(shù)據(jù)庫的樂觀鎖)
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