并發同步控制

graf 發布于2019-08-14 15:34 / 2930人閱讀

摘要：并發同步控制遇到并發時，我們避免不了要談并發控制。它會阻塞其它的線程執行，如果當前線程一直持有的監控鎖，就會把其它線程一直阻塞下去。如果此時線程和線程同時進入方法，用一段語言描述方法的執行過程，可能是這樣子。

并發同步控制

遇到并發時，我們避免不了要談并發控制。在Java語言中，我們談并發時，要談到Object的監控鎖。在MySQL的數據庫并發中，我們也要談到mysql的鎖機制。

這樣說，說到并發就避免不了鎖的概念，不管是在像Java這種語言還是MySQL這樣的數據庫產品，我們都是利用鎖進行并發控制，或者說是同步控制。

控制并發的兩種方式（樂觀鎖與悲觀鎖）

我們一般都可以想到或者可以理解的簡單解決辦法就是，把并發轉成串行的執行的辦法。在簡單的串行情況，不存在并發的問題，那我們自然也就不存在鎖的概念了。拿Java的線程同步來說，如果有一個變量 a = 1 此時如果有兩個線程修改同執行下面操作

a = 2；
a = 0；

那么我們一般可以通過下面形式進行解決

public final static Object writeMonitor = new Object()
void setA(int a){
     synchronize(writeMonitor){
          this.a = a;
     }
}

此時，兩個線程只有一個線程執行完上面步驟后，才會允許下一個線程執行。這就是把并發轉為串行的列子。它會阻塞其它的線程執行，如果當前線程一直持有的writeMonitor監控鎖，就會把其它線程一直阻塞下去。這種并發控制的鎖，我們一般稱為悲觀鎖。對應的MySQL的Innodb引擎來說，我們利用Innodb的行鎖就是悲觀鎖的一種方式，但實際生產環境中，我們會很少使用它的行鎖，即很少用悲觀鎖去解決數據庫的并發問題。

在悲觀鎖的這種控制情況下，我們可以理解為：問題總是很糟糕，只能以最粗暴也最簡單的解決方式，就是所有的并發都給我一個一個執行。這種方式在某些場景確實很有用，比如redis的并發控制就是這么實現。

相對于悲觀鎖這種方式，還會有另外一種解決并發的辦法。還以Java語言中的一些設計來談。在Java的并發工具包JUC下有個atomic包，比如AtomicIntegr，我們知道這些封裝好的類都是線程安全的工具類，可以直接在多線程環境下使用，說下getAndSet方法

public final int getAndSet(int newValue){
     for( ;; ){
          int current = get();
          if(compareAndSet(current,newValue)){
               return current;
          }
     }
}

在這個方法中，我們并沒有看到synchronize關鍵字，代碼也很簡潔。關鍵的地方在與compareAndSet(current,newValue)這個方法的設計。在Java中它是一個本地方法，所以我們看不到它的具體實現。可以去google下查看具體的設計，這里我說下我的認識。如果有個變量 a = 1 此時有兩個線程同時執行下面操作：

a = 1;
a = 2;

為了下面可以方便簡單的描述問題，我們認為對變量的更改是原子性的，即不談Java的內存模型問題或忽視線程可見問題。如果此時線程A和線程B同時進入getAndSet方法，用一段語言描述compareAndSet方法的執行過程，可能是這樣子。

  A線程讀取到current = 0;
  B線程讀取到current = 0;
  A執行set方法，先去把自己current值和內存中現有的值(我們把該值成為memory)比較，發現 current = memory = 0，
  A線程更改 a 成功，此時memory = 1
  這時B線程執行set方法，則會有這樣的 current   != memory ，B線程更新失敗。
  于是B線程重新進行，此時獲取current  =  1，在執行set方法，current = memory = 1 ，OK B線程也執行成功。  最終 memory = 2；

這種并發控制和上述悲觀鎖的并發控制方式，主要區別就是，沒有阻塞。它不會阻塞其它并發的操作行為，而是讓他們嘗試更新。這種嘗試的去更新的控制形式，我們叫它樂觀鎖。樂觀的說法就是體現在不會阻塞其它并發者。這種樂觀鎖在實際電商業務中則很常見，比如更新庫存，比如hibernate的樂觀鎖實現。

數據庫的悲觀鎖和樂觀鎖并發控制

在數據庫中，以mysql的Innodb引擎為例，下面語句就是悲觀鎖的使用方式

start transaction;
select * from message  where id= 1 for update;
update set … where id = 1;
commit;

上述for update會鎖住id =1的這行數據，它會阻塞其它連接查詢改行數據。在實際生成環境中卻很少使用。以電影院的售票系統來講，在用戶并發購買座位時，肯定會存在并發購買的問題。這時一般我們都會通過增加一個version字段來解決問題

start transaction;
// ticket 代表電影票下的座位分布信息，status = 1 代表座位已經被預定。
update ticket set `status` = 1 ,version = 1 where id =1 and version =0;
commit;

這時version字段就相當于并發訪問下的版本控制如果有人預定version的字段就變為1，如果發現設置status字段為1時version不是1就更新失敗，這就是通過樂觀鎖的方式進行并發控制的一種方式。上述語句其實也可以不增加version字段，這里主要方便敘述問題，直接寫成下面這樣也OK

start transaction；
update ticket set `status` = 1 where status = 0;
commit;

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