（转）以memcached为例理解乐观锁与悲观锁

（转）以memcached为例理解乐观锁与悲观锁


我们知道，最常用的处理多用户并发访问的方法是加锁。当一个用户锁住数据库中的某个对象时，其他用户就不能再访问该对象。加锁对并发访问的影响体现在锁的粒度上。比如，放在一个表上的锁限制对整个表的并发访问；放在数据页上的锁限制了对整个数据页的访问；放在行上的锁只限制对该行的并发访问。可见行锁粒度最小，并发访问最好，页锁粒度最大，表锁介于2者之间。锁有两种：悲观锁和乐观锁。
这个问题的来源是锁所保护的数据粒度较大数量较多，出现只有部分被保护的数据被修改的情况，则乐观锁通过判断具体关心的数据是否发生变化来决定是回滚操作，可以提高并发度。
在读修改写的访问模式中，加锁的时机有两种选择：读之前或者写之前。
悲观锁假定其他用户企图访问或者改变你正在访问、更改的对象的概率是很高的，因此在悲观锁的环境中，在你开始改变此对象之前就将该对象锁住，并且直到你提交了所作的更改之后才释放锁。悲观的缺陷是不论是页锁还是行锁，加锁的时间可能会很长，这样可能会长时间的限制其他用户的访问，也就是说悲观锁的并发访问性不好。与悲观锁相反，乐观锁则认为其他用户企图改变你正在更改的对象的概率是很小的，因此乐观锁直到你准备提交所作的更改时才将对象锁住，当你读取以及改变该对象时并不加锁。可见乐观锁加锁的时间要比悲观锁短，乐观锁可以用较大的锁粒度获得较好的并发访问性能。但是如果第二个用户恰好在第一个用户提交更改之前读取了该对象，那么当他完成了自己的更改进行提交时，数据库就会发现该对象已经变化了，这样，第二个用户不得不重新读取该对象并作出更改。这说明在乐观锁环境中，会增加并发用户读取对象的次数。
从数据库厂商的角度看，使用乐观的页锁是比较好的，尤其在影响很多行的批量操作中可以放比较少的锁，从而降低对资源的需求提高数据库的性能。再考虑聚集索引。在数据库中记录是按照聚集索引的物理顺序存放的。如果使用页锁，当两个用户同时访问更改位于同一数据页上的相邻两行时，其中一个用户必须等待另一个用户释放锁，这会明显地降低系统的性能。interbase和大多数关系数据库一样，采用的是乐观锁，而且读锁是共享的，写锁是排他的。可以在一个读锁上再放置读锁，但不能再放置写锁；你不能在写锁上再放置任何锁。锁是目前解决多用户并发访问的有效手段。


memcached于1.2.4版本新增CAS(Check and Set)协议类同于Java并发的CAS(Compare and Swap)原子操作，处理同一item被多个线程更改过程的并发问题。

在Memcached中，每个key关联有一个64-bit长度的long型惟一数值，表示该key对应value的版本号。这个数值由Memcached server产生，从1开始，且同一Memcached server不会重复。在两种情况下这个版本数值会加1：1、新增一个key-value对；2、对某已有key对应的value值更新成功。删除item版本值不会减小。
即使用版本号记录进入临界区时读的值是否被修改，以决定当前修改是否生效。
例如
Java代码 
MemcachedClient client = new MemcachedClient(); 
   client.set("fKey", "fValue");  
  //第一次set, 在Memcached server中会维护fKey对应的value的版本号，假设是548; 
 
   client.set("fKey", "sValue");  
  //再次set，则这个fKey对应的value的版本号变为549; 
 
   CASValue casValue = client.gets("fKey"); 
  //这样就可以得到对应key的cas版本号和实际value(各个Memcached client都有类似的对象表示，名字可能不一样，但效果类同)，如 casValue.getValue = "sValue"，casValue.getCas=549; 


CAS协议解决的问题

模拟多个Memcached client并发set同一个key的场景。如clientA想把当前key的value set为"x"，且操作成功；clientB却把当前key的value值由"x"覆盖set为"y"，这时clientA再根据key去取value时得到"y"而不是期望的"x"，它使用这个值，但不知道这个值已经被其它线程修改过，就可能会出现问题。

CAS协议解决这种并发修改问题。有线程试图修改当前key-value对的value时，先由gets方法得到item的版本号，操作完成提交数据时，使用cas方法谨慎变更，如果在本地对item操作过程中这个key-value对在Memcached server端被其它线程更改过，就放弃此次修改(乐观锁概念)。

原文见：http://blog.csdn.net/zhang_shuai_2011/article/details/8616862