乐观锁，悲观锁与MVCC

最新推荐文章于 2024-11-18 09:33:49 发布

super_dmz

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分类专栏：数据库文章标签：数据库

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并发控制在数据库中至关重要，MVCC、乐观锁和悲观锁是三种主要的解决方案。MVCC主要用于解决读-写冲突，通过版本链实现无锁并发，但无法解决写-写冲突，可能导致数据丢失。乐观锁假设并发较低，更新时检查冲突，适合读多写少的场景；悲观锁则假设冲突频繁，读写操作均加锁，适用于写多的场景。了解这些机制有助于优化数据库性能。

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发生冲突的情况

在数据库中，并发控制是指在多个用户/进程/线程同时对数据库进行操作时，如何保证事务的一致性和隔离性的，同时最大程度地并发。

当多个用户/进程/线程同时对数据库进行操作时，会出现3种冲突情形：

读-读，不存在任何问题
读-写，有隔离性问题，可能遇到脏读（会读到未提交的数据），幻影读等。
写-写，可能丢失更新

加锁可以解决全部的问题（可以理解为通过加锁让程序执行往串行化发展），但是极度影响执行效率。因此开始寻求不用锁来解决冲突的方法。

MVCC的作用

MVCC主要用于处理读——写冲突

多版本并发控制（MVCC）是一种用来解决读-写冲突的无锁并发控制，也就是为事务分配单向增长的时间戳，为每个修改保存一个版本，版本与事务时间戳关联，读操作只读该事务开始前的数据库的快照。这样在读操作不用阻塞写操作，写操作不用阻塞读操作的同时，避免了脏读和不可重复读

但是MVCC本身不能解决写——写冲突。

MVCC不能解决写——写冲突的原因（个人分析，不一定准确）

MVCC基于版本链来实现。当两个线程同时写的时候，比如事务1想在当前最后一个节点C后面插入A，事务2想在当前最后一个节点C后面插入B，我们期望实现的效果是C->A->B或者C->B->A。即事务1获得C，插入A，事务2获得A插入B。但可能出现二者同时获得C，先插入A变为C->A，然后B获得C重写为C->B的情况。这时候事务2回退事务1的数据也不会显现出来而彻底消失。

无论如何，要更改版本链本身的过程也需要加锁以避免出现问题。

乐观锁与悲观锁

悲观锁

总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁（共享资源每次只给一个线程使用，其它线程阻塞，用完后再把资源转让给其它线程）。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。Java中synchronized和ReentrantLock等独占锁就是悲观锁思想的实现。

乐观锁

总是假设最好的情况，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号机制和CAS算法实现。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，像数据库提供的类似于write_condition机制，其实都是提供的乐观锁。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。