并发同步控制

graf 发布于2019-08-14 15:34 / 2851人阅读

摘要：并发同步控制遇到并发时，我们避免不了要谈并发控制。它会阻塞其它的线程执行，如果当前线程一直持有的监控锁，就会把其它线程一直阻塞下去。如果此时线程和线程同时进入方法，用一段语言描述方法的执行过程，可能是这样子。

并发同步控制

遇到并发时，我们避免不了要谈并发控制。在Java语言中，我们谈并发时，要谈到Object的监控锁。在MySQL的数据库并发中，我们也要谈到mysql的锁机制。

这样说，说到并发就避免不了锁的概念，不管是在像Java这种语言还是MySQL这样的数据库产品，我们都是利用锁进行并发控制，或者说是同步控制。

控制并发的两种方式（乐观锁与悲观锁）

我们一般都可以想到或者可以理解的简单解决办法就是，把并发转成串行的执行的办法。在简单的串行情况，不存在并发的问题，那我们自然也就不存在锁的概念了。拿Java的线程同步来说，如果有一个变量 a = 1 此时如果有两个线程修改同执行下面操作

a = 2；
a = 0；

那么我们一般可以通过下面形式进行解决

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

此时，两个线程只有一个线程执行完上面步骤后，才会允许下一个线程执行。这就是把并发转为串行的列子。它会阻塞其它的线程执行，如果当前线程一直持有的writeMonitor监控锁，就会把其它线程一直阻塞下去。这种并发控制的锁，我们一般称为悲观锁。对应的MySQL的Innodb引擎来说，我们利用Innodb的行锁就是悲观锁的一种方式，但实际生产环境中，我们会很少使用它的行锁，即很少用悲观锁去解决数据库的并发问题。

在悲观锁的这种控制情况下，我们可以理解为：问题总是很糟糕，只能以最粗暴也最简单的解决方式，就是所有的并发都给我一个一个执行。这种方式在某些场景确实很有用，比如redis的并发控制就是这么实现。

相对于悲观锁这种方式，还会有另外一种解决并发的办法。还以Java语言中的一些设计来谈。在Java的并发工具包JUC下有个atomic包，比如AtomicIntegr，我们知道这些封装好的类都是线程安全的工具类，可以直接在多线程环境下使用，说下getAndSet方法

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

在这个方法中，我们并没有看到synchronize关键字，代码也很简洁。关键的地方在与compareAndSet(current,newValue)这个方法的设计。在Java中它是一个本地方法，所以我们看不到它的具体实现。可以去google下查看具体的设计，这里我说下我的认识。如果有个变量 a = 1 此时有两个线程同时执行下面操作：

a = 1;
a = 2;

为了下面可以方便简单的描述问题，我们认为对变量的更改是原子性的，即不谈Java的内存模型问题或忽视线程可见问题。如果此时线程A和线程B同时进入getAndSet方法，用一段语言描述compareAndSet方法的执行过程，可能是这样子。

  A线程读取到current = 0;
  B线程读取到current = 0;
  A执行set方法，先去把自己current值和内存中现有的值(我们把该值成为memory)比较，发现 current = memory = 0，
  A线程更改 a 成功，此时memory = 1
  这时B线程执行set方法，则会有这样的 current   != memory ，B线程更新失败。
  于是B线程重新进行，此时获取current  =  1，在执行set方法，current = memory = 1 ，OK B线程也执行成功。  最终 memory = 2；

这种并发控制和上述悲观锁的并发控制方式，主要区别就是，没有阻塞。它不会阻塞其它并发的操作行为，而是让他们尝试更新。这种尝试的去更新的控制形式，我们叫它乐观锁。乐观的说法就是体现在不会阻塞其它并发者。这种乐观锁在实际电商业务中则很常见，比如更新库存，比如hibernate的乐观锁实现。

数据库的悲观锁和乐观锁并发控制

在数据库中，以mysql的Innodb引擎为例，下面语句就是悲观锁的使用方式

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

上述for update会锁住id =1的这行数据，它会阻塞其它连接查询改行数据。在实际生成环境中却很少使用。以电影院的售票系统来讲，在用户并发购买座位时，肯定会存在并发购买的问题。这时一般我们都会通过增加一个version字段来解决问题

start transaction;
// ticket 代表电影票下的座位分布信息，status = 1 代表座位已经被预定。
update ticket set `status` = 1 ,version = 1 where id =1 and version =0;
commit;

这时version字段就相当于并发访问下的版本控制如果有人预定version的字段就变为1，如果发现设置status字段为1时version不是1就更新失败，这就是通过乐观锁的方式进行并发控制的一种方式。上述语句其实也可以不增加version字段，这里主要方便叙述问题，直接写成下面这样也OK

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

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