一文带你了解乐观锁和悲观锁的本质区别!
文章目录
- 悲观锁是什么?
- 乐观锁是什么?
- 如何实现乐观锁?
- 什么是CAS
- 应用
- 局限性
- ABA问题是什么?
悲观锁是什么?
悲观锁它总是假设最坏的情况,它会认为共享资源在每次被访问的时候就会出现线程安全问题,所以每次在获取资源的时候都会上锁,以避免线程安全问题发生。
也就是说,共享资源每次只给一个线程使用,而其他的线程则会阻塞住,当占据锁的线程用完后才会把共享资源释放掉,让给其它线程来进行竞争。
这样就会导致在高并发的场景下容易造成死锁、以及线程阻塞等,增加系统的开销。
乐观锁是什么?
乐观锁总是假设最好的情况,它认为共享资源每次被访问的时不会出现线程问题,所以也就不用加锁去保证线程安全,因此线程可以不停地执行,只有当提交修改的时候去验证对应的共享资源是否被其它线程修改。
高并发的场景下,乐观锁不存在锁竞争造成线程阻塞,也不会有死锁的问题,在性能上往往会更胜一筹。
但是,如果写操作的冲突频繁发生,会频繁失败和重试,这样同样会非常影响性能。
如何实现乐观锁?
什么是CAS
CAS是Compare-And-Swap(比较并交换)的缩写,是一种轻量级的同步机制,主要用于实现多线程环境下的无锁算法和数据结构,保证了并发安全性。它可以在不使用锁的情况下,对共享数据进行线程安全的操作。
它就是用一个预期值和要更新的变量值进行比较,两值相等才会进行更新。CAS 操作是一个原子操作,它在执行期间不会被其他线程中断。因此,它能够提供一种乐观并发控制机制,避免了传统锁机制的开销和可能的线程阻塞。
它的其实主要就是两个步骤:冲突检测以及数据更新。
通常包含三个参数:内存位置(或称为变量)、期望值和新值。它的执行步骤如下:
1. 读取内存位置的当前值。
2. 检查当前值是否与期望值相等。如果相等,则进行步骤4;如果不相等,则说明其他线程已经修改了该值,操作失败。
3. 如果当前值与期望值相等,则将新值写入内存位置。
4. 返回操作是否成功的标志。
class AccountSafe implements Account {private AtomicInteger balance; // 原子整数类型 public AccountSafe(Integer balance) {this.balance = new AtomicInteger(balance);}@Overridepublic Integer getBalance() {return balance.get();}@Overridepublic void withdraw(Integer amount) {while (true) {// 没同步到主存 因为是局部变量,只在线程的工作内存之中int prev = balance.get(); // 获取余额最新值int next = prev - amount; // 修改后的余额// 真正修改if (balance.compareAndSet(prev, next)) { // 成功为true;失败false,继续循环 break;}}}
}
我们再来仔细看一下withdraw方法
public void withdraw(Integer amount) {// 需要不断尝试,直到成功为止while (true) {// 比如拿到了旧值 1000int prev = balance.get();// 在这个基础上 1000-10 = 990int next = prev - amount;/*compareAndSet 正是做这个检查,在 set 前,先比较 prev 与 当前值!!!当不一致时,next 作废,返回 false 表示失败比如,别的线程已经做了减法,当前值已经被减成了990那么本线程的这次 990 就作废了,进入 while 下次循环重试直到一致,以 next 设置为新值,返回 true 表示成功*/if (balance.compareAndSet(prev, next)) {break;}}
}
在并发环境中,多个线程可以同时执行CAS操作来更新同一个内存位置的值。如果多个线程同时执行CAS操作,只有一个线程的CAS操作会成功,其他线程的操作将失败。在失败的情况下,可以选择重试CAS操作。
应用
- JVM创建对象的过程中分配内存【堆中 因为这个是共享 所以要保证安全】
syn轻量级锁的时候,JVM尝试使用CAS操作,将对象头的Mark Word更新为指向锁记录的指针。ReentrantLock中的非公平锁,也使用CAS来管理锁的状态。比如,尝试获取锁时会使用CAS来检查并更新锁的状态。- 并发集合:如
ConcurrentHashMap等,并发集合的实现中也大量使用了CAS操作,以实现高效的线程安全访问。 - 原子类:如
AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等,这些类提供了一组原子操作,允许你在单个操作中安全地读取、写入和更新变量。这些操作背后就是通过CAS来实现的。
局限性
- 只能保证对单个共享变量的操作是原子性的,无法保证对多行代码实现原子性
- 高并发场景下,竞争激烈,CAS 失败重试会频繁发生,自旋时间过长,而线程又不阻塞,抢占 CPU 资源,导致 CPU 使用率飙升,反而影响了性能
a. 指定 CAS 一共循环多少次,如果超过这个次数,直接失败或将线程挂起(参考 synchronized 中的自旋锁) .
b. 可以通过分段的思想减少竞争,使用原子累加器 LongAdder,当有竞争时设置多个累加单元,最后将结果汇总 - ABA问题
ABA问题是什么?
先看例子:
假设你在银行的查看账户余额。第一次查看时,余额显示为100元(状态A)。然后打算取出50元,但在操作之前,出于确认目的,再次检查余额,发现还是100元,似乎没有变化(仍然是状态A)。
但实际情况可能是,在两次查看之间,有人往你的账户存入了50元(状态变为B:150元),然后又立即取出了50元(状态再次回到A:100元)。尽管最终余额回到了初始查看的数值,但实际上账户经历了存取的变化(A->B->A)。
在并发编程的上下文中,这就是“ABA问题”。当你CAS操作来确保数据一致性时,如果仅比较前后值是否相同(都是A),就可能会忽略掉中间发生的改变(B状态),误以为数据从未被改动过,从而可能导致逻辑错误或数据不一致性!
如何解决?
解决ABA问题的一种常见方法是引入版本号或者时间戳,每次修改变量时不仅更新其值,还增加版本号或时间戳。这样,即便值回到了最初的状态,通过检查版本号或时间戳的不同,也可以察觉到变量曾经被修改过。
AtomicStampedReference(维护版本号)
AtomicStampedReference通过捆绑一个引用及其关联的stamp(印记,可以视为版本号或时间戳)来工作,以此增强传统的比较并交换(CAS)操作。
它允许线程在执行 CAS 操作时,不仅检查引用是否发生了变化,还要检查时间戳是否发生了变化。这样,即使一个变量的值被修改后又改回原值,由于时间戳的存在,线程仍然可以检测到这中间的变化。
public class AtomicStampedReferenceDemo {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(AtomicStampedReferenceDemo.class);static AtomicStampedReference<String> ref = new AtomicStampedReference<>("A", 0);public static void main(String[] args) throws InterruptedException {log.debug("main start...");// 获取值 AString prev = ref.getReference();// 获取版本号int stamp = ref.getStamp();log.debug("版本 {}", stamp);// 如果中间有其它线程干扰,发生了 ABA 现象other();TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1); // 使用TimeUnit使代码更具可读性// 尝试改为 Clog.debug("change A->C {}", ref.compareAndSet(prev, "C", stamp, stamp + 1));}private static void other() {new Thread(() -> { // 更新如果成功,版本号加1log.debug("change A->B {}", ref.compareAndSet(ref.getReference(), "B",ref.getStamp(), ref.getStamp() + 1));log.debug("更新版本为 {}", ref.getStamp());}, "t1").start();TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500); // 确保t1先启动new Thread(() -> {log.debug("change B->A {}", ref.compareAndSet(ref.getReference(), "A",ref.getStamp(), ref.getStamp() + 1));log.debug("更新版本为 {}", ref.getStamp());}, "t2").start();}private static void sleep(long millis) {try {Thread.sleep(millis);} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();throw new RuntimeException(e);}}
}
AtomicMarkableReference(仅维护是否修改过)
与AtomicStampedReference不同,它通过一个布尔标记(mark),来简单指示引用的对象是否曾被修改过。
这个类在执行CAS时,不仅关注引用本身的比较,还会检查这个伴随的标记状态。即,哪怕对象的值在一段时间内经历了A->B->A,由于标记的存在,线程也能够感知到该对象曾经发生过变化。

// GarbageBag类定义
class GarbageBag {private String desc;public GarbageBag(String desc) {this.desc = desc;}public void setDesc(String desc) {this.desc = desc;}@Overridepublic String toString() {return "GarbageBag{" +"desc='" + desc + '\'' +'}';}
}public class TestABAAtomicMarkableReference {private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(TestABAAtomicMarkableReference.class);public static void main(String[] args) throws InterruptedException {GarbageBag bag = new GarbageBag("装满了垃圾");// 参数2 mark 可以看作一个标记,表示垃圾袋是否已满AtomicMarkableReference<GarbageBag> ref = new AtomicMarkableReference<>(bag, true);log.debug("主线程 start...");GarbageBag prev = ref.getReference();log.debug(prev.toString());new Thread(() -> {log.debug("打扫卫生的线程 start...");bag.setDesc("空垃圾袋"); // 假设这里清理了垃圾袋// 尝试将标记从true改为false,表示垃圾袋已清空while (!ref.compareAndSet(bag, bag, true, false)) {}log.debug(bag.toString());}).start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 等待打扫卫生的线程执行log.debug("主线程想换一只新垃圾袋?");boolean success = ref.compareAndSet(prev, new GarbageBag("空垃圾袋"), true, false);log.debug("换了么?" + success);log.debug(ref.getReference().toString());}
}
其他文章
从底层源码剖析AQS的来龙去脉!(通俗易懂)
相关文章:
一文带你了解乐观锁和悲观锁的本质区别!
文章目录 悲观锁是什么?乐观锁是什么?如何实现乐观锁?什么是CAS应用局限性ABA问题是什么? 悲观锁是什么? 悲观锁它总是假设最坏的情况,它会认为共享资源在每次被访问的时候就会出现线程安全问题࿰…...
Android Studio环境搭建(4.03)和报错解决记录
1.本地SDK包导入 安装好IDE以及下好SDK包后,先不要管IDE的引导配置,直接新建一个新工程,进到开发界面。 SDK路径配置:File---->>Other Settings---->>Default Project Structure 拷贝你SDK解压的路径来这,…...
基于协同过滤的电影推荐与大数据分析的可视化系统
基于协同过滤的电影推荐与大数据分析的可视化系统 在大数据时代,数据分析和可视化是从大量数据中提取有价值信息的关键步骤。本文将介绍如何使用Python进行数据爬取,Hive进行数据分析,ECharts进行数据可视化,以及基于协同过滤算法…...
修复vcruntime140.dll方法分享
修复vcruntime140.dll方法分享 最近在破解typora的时候出现了缺失vcruntime140.dll文件的报错导致软件启动失败。所以找了一番资料发现都不是很方便的处理,甚至有的dll处理工具还需要花钱????,我本来就是为…...
PostgreSQL的系统视图pg_stat_wal_receiver
PostgreSQL的系统视图pg_stat_wal_receiver 在 PostgreSQL 中,pg_stat_wal_receiver 视图提供了关于 WAL(Write-Ahead Logging)接收进程的统计信息。WAL 接收器是 PostgreSQL 集群中流复制的一部分,它在从节点中工作,…...
Qt之Pdb生成及Dump崩溃文件生成与调试(含注释和源码)
文章目录 一、Pdb生成及Dump文件使用示例图1.Pdb文件生成2.Dump文件调试3.参数不全Pdb生成的Dump文件调试 二、个人理解1.生成Pdb文件的方式2.Dump文件不生产的情况 三、源码Pro文件mian.cppMainWindowUi文件 总结 一、Pdb生成及Dump文件使用示例图 1.Pdb文件生成 下图先通过…...
视频号视频怎么保存到手机,视频号视频怎么保存到手机相册里,苹果手机电脑都可以用
随着数字媒体的蓬勃发展,视频已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。视频号作为众多视频分享平台中的一员,吸引了大量用户上传和分享各类精彩视频。然而,有时我们可能希望将视频号上的视频下载下来,以下将详细介绍如何将视频号的视频。 方法…...
Softmax函数的作用
Softmax 函数主要用于多类别分类问题,它将输入的数值转换为概率分布。 具体来说,对于给定的输入向量 x [x_1, x_2,..., x_n] ,Softmax 函数的输出为 y [y_1, y_2,..., y_n] ,其中: 这样,Softmax 函数的输…...
cesium 添加 Echarts 图层(空气质量点图)
cesium 添加 Echarts 图层(下面附有源码) 1、实现思路 1、在scene上面新增一个canvas画布 2、通坐标转换,将经纬度坐标转为屏幕坐标来实现 3、将ecarts 中每个series数组中元素都加 coordinateSystem: ‘cesiumEcharts’ 2、示例代码 <!DOCTYPE html> <html lan…...
Python技术笔记汇总(含语法、工具库、数科、爬虫等)
对Python学习方法及入门、语法、数据处理、数据可视化、空间地理信息、爬虫、自动化办公和数据科学的相关内容可以归纳如下: 一、Python学习方法 分解自己的学习目标:可以将学习目标分基础知识,进阶知识,高级应用,实…...
Nacos-注册中心
一、注册中心的交互流程 注册中心通常有两个角色: 服务提供者(生产者):对外提供服务的微服务应用。它会把自身的服务地址注册到注册中心,以供消费者发现和调用。服务调用者(消费者):调用其他微服务的应用程序。它会向注册中心订阅自己需要的服…...
Unity制作一个简单抽卡系统(简单好抄)
业务流程:点击抽卡——>播放动画——>显示抽卡面板——>将随机结果添加到面板中——>关闭面板 1.准备素材并导入Unity中(包含2个抽卡动画,抽卡结果的图片,一个背景图片,一个你的展示图片) 2.给…...
简单多状态DP问题
这里写目录标题 什么是多状态DP解决多状态DP问题应该怎么做?关于多状态DP问题的几道题1.按摩师2.打家劫舍Ⅱ3.删除并获得点数4.粉刷房子5.买卖股票的最佳时期含手冷冻期 总结 什么是多状态DP 多状态动态规划(Multi-State Dynamic Programming, Multi-St…...
cpu,缓存,辅存,主存之间的关系及特点
关系图 示意图: ------------------- | CPU | | ------------- | | | 寄存器 | | | ------------- | | | L1缓存 | | | ------------- | | | L2缓存 | | | ------------- | | | L3缓存 | | | ------------- | ----…...
【每日刷题】Day77
【每日刷题】Day77 🥕个人主页:开敲🍉 🔥所属专栏:每日刷题🍍 🌼文章目录🌼 1. LCR 159. 库存管理 III - 力扣(LeetCode) 2. LCR 075. 数组的相对排序 - 力…...
chrome-base源码分析(1)macros模块
Chrome-base源码分析(2)之Macros模块 Author:Once Day Date:2024年6月29日 漫漫长路,才刚刚开始… 全系列文章请查看专栏: 源码分析_Once-Day的博客-CSDN博客 参考文档: macros - Chromium Code SearchChrome base 库详解:工…...
玩转springboot之springboot定制嵌入式的servlet
springboot定制嵌入式的servlet容器 修改容器配置 有两种方式可以修改容器的配置 可以直接在配置文件中修改和server有关的配置 server.port8081 server.tomcat.uri-encodingUTF-8//通用的Servlet容器设置 server.xxx //指定Tomcat的设置 server.tomcat.xxx编写一个EmbeddedSer…...
dell服务器RAID5磁盘阵列出现故障的解决过程二——热备盘制作与坏盘替换过程
目录 背景方案概念全局热备(Global Hot Spare):独立热备(Dedicated Hot Spare): 过程8号制作成热备清除配置制作独立热备热备顶替坏盘直接rebuild 更换2号盘2号热备 注意注意事项foreign状态要先清除配置 背…...
Elasticsearch开启认证|为ES设置账号密码|ES账号密码设置|ES单机开启认证|ES集群开启认证
文章目录 前言单节点模式开启认证生成节点证书修改ES配置文件为内置账号添加密码Kibana修改配置验证 ES集群开启认证验证 前言 ES安装完成并运行,默认情况下是允许任何用户访问的,这样并不安全,可以为ES开启认证,设置账号密码。 …...
Excel 数据筛选难题解决
人不走空 🌈个人主页:人不走空 💖系列专栏:算法专题 ⏰诗词歌赋:斯是陋室,惟吾德馨 目录 🌈个人主页:人不走空 💖系列专栏:算法专题 ⏰诗词歌…...
逻辑回归:给不确定性划界的分类大师
想象你是一名医生。面对患者的检查报告(肿瘤大小、血液指标),你需要做出一个**决定性判断**:恶性还是良性?这种“非黑即白”的抉择,正是**逻辑回归(Logistic Regression)** 的战场&a…...
遍历 Map 类型集合的方法汇总
1 方法一 先用方法 keySet() 获取集合中的所有键。再通过 gey(key) 方法用对应键获取值 import java.util.HashMap; import java.util.Set;public class Test {public static void main(String[] args) {HashMap hashMap new HashMap();hashMap.put("语文",99);has…...
深入浅出:JavaScript 中的 `window.crypto.getRandomValues()` 方法
深入浅出:JavaScript 中的 window.crypto.getRandomValues() 方法 在现代 Web 开发中,随机数的生成看似简单,却隐藏着许多玄机。无论是生成密码、加密密钥,还是创建安全令牌,随机数的质量直接关系到系统的安全性。Jav…...
转转集团旗下首家二手多品类循环仓店“超级转转”开业
6月9日,国内领先的循环经济企业转转集团旗下首家二手多品类循环仓店“超级转转”正式开业。 转转集团创始人兼CEO黄炜、转转循环时尚发起人朱珠、转转集团COO兼红布林CEO胡伟琨、王府井集团副总裁祝捷等出席了开业剪彩仪式。 据「TMT星球」了解,“超级…...
【C语言练习】080. 使用C语言实现简单的数据库操作
080. 使用C语言实现简单的数据库操作 080. 使用C语言实现简单的数据库操作使用原生APIODBC接口第三方库ORM框架文件模拟1. 安装SQLite2. 示例代码:使用SQLite创建数据库、表和插入数据3. 编译和运行4. 示例运行输出:5. 注意事项6. 总结080. 使用C语言实现简单的数据库操作 在…...
自然语言处理——Transformer
自然语言处理——Transformer 自注意力机制多头注意力机制Transformer 虽然循环神经网络可以对具有序列特性的数据非常有效,它能挖掘数据中的时序信息以及语义信息,但是它有一个很大的缺陷——很难并行化。 我们可以考虑用CNN来替代RNN,但是…...
Element Plus 表单(el-form)中关于正整数输入的校验规则
目录 1 单个正整数输入1.1 模板1.2 校验规则 2 两个正整数输入(联动)2.1 模板2.2 校验规则2.3 CSS 1 单个正整数输入 1.1 模板 <el-formref"formRef":model"formData":rules"formRules"label-width"150px"…...
OPenCV CUDA模块图像处理-----对图像执行 均值漂移滤波(Mean Shift Filtering)函数meanShiftFiltering()
操作系统:ubuntu22.04 OpenCV版本:OpenCV4.9 IDE:Visual Studio Code 编程语言:C11 算法描述 在 GPU 上对图像执行 均值漂移滤波(Mean Shift Filtering),用于图像分割或平滑处理。 该函数将输入图像中的…...
分布式增量爬虫实现方案
之前我们在讨论的是分布式爬虫如何实现增量爬取。增量爬虫的目标是只爬取新产生或发生变化的页面,避免重复抓取,以节省资源和时间。 在分布式环境下,增量爬虫的实现需要考虑多个爬虫节点之间的协调和去重。 另一种思路:将增量判…...
使用 SymPy 进行向量和矩阵的高级操作
在科学计算和工程领域,向量和矩阵操作是解决问题的核心技能之一。Python 的 SymPy 库提供了强大的符号计算功能,能够高效地处理向量和矩阵的各种操作。本文将深入探讨如何使用 SymPy 进行向量和矩阵的创建、合并以及维度拓展等操作,并通过具体…...
