Java并发编程：悲观锁与乐观锁的深度解析

一、核心思想：心态决定机制

悲观锁和乐观锁是两种处理并发访问的策略，它们的核心区别在于对并发冲突的看法。

• 悲观锁（Pessimistic Locking） ：

  • 心态：认为并发冲突是常态，每次操作前都假设会发生冲突。
  • 机制：在数据被访问前，强制加锁，阻止其他线程访问。
  • 实现：synchronized、ReentrantLock。

• 乐观锁（Optimistic Locking） ：

  • 心态：认为并发冲突是小概率事件，允许并发访问。
  • 机制：在更新数据时，检查数据是否被其他线程修改过。如果被修改，则放弃本次更新或进行重试。
  • 实现：CAS（Compare-And-Swap）、版本号机制。

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二、Java中的具体实现

1. 悲观锁

• synchronized：Java 内置的关键字，可以修饰方法或代码块。它是一个重量级锁，能够保证原子性、可见性和有序性。
• ReentrantLock：java.util.concurrent 包下的类，提供了比 synchronized 更灵活的锁控制。它支持可中断锁、超时锁和公平锁。

2. 乐观锁

• CAS：CAS 是一种无锁算法，它依赖于 CPU 的原子指令，可以在不加锁的情况下实现线程安全的数据更新。

  • 工作流程：CAS 包含三个参数：V（内存值）、A（旧的预期值）、B（新的值）。只有当 V 等于 A 时，才会将 V 更新为 B。
  • 实现：AtomicInteger、AtomicLong 等原子类。

• 版本号机制：在数据库中，通过为数据添加一个版本号字段。每次更新数据时，都会检查版本号是否一致，并将其加 1。如果版本号不一致，则说明数据已被修改，更新失败。

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三、优缺点与选型指南

维度	悲观锁	乐观锁
性能	高并发写时性能差，锁竞争开销大。	高并发读时性能高，无锁。
数据安全	强一致性，避免脏数据。	可能需重试，需处理冲突。
适用场景	写操作多，冲突频繁，需要强一致性的场景。	读操作多，冲突较少，对性能要求高的场景。
实现复杂度	简单。	需处理冲突重试、ABA问题等。

结论：

悲观锁和乐观锁没有绝对的优劣之分，它们是两种不同的并发处理思想。在实际开发中，应根据业务场景（读写比例、一致性要求）进行权衡和选择。