并發(fā)同步控制

graf 發(fā)布于2019-08-14 15:34 / 2932人閱讀

摘要：并發(fā)同步控制遇到并發(fā)時(shí)，我們避免不了要談并發(fā)控制。它會(huì)阻塞其它的線(xiàn)程執(zhí)行，如果當(dāng)前線(xiàn)程一直持有的監(jiān)控鎖，就會(huì)把其它線(xiàn)程一直阻塞下去。如果此時(shí)線(xiàn)程和線(xiàn)程同時(shí)進(jìn)入方法，用一段語(yǔ)言描述方法的執(zhí)行過(guò)程，可能是這樣子。

并發(fā)同步控制

遇到并發(fā)時(shí)，我們避免不了要談并發(fā)控制。在Java語(yǔ)言中，我們談并發(fā)時(shí)，要談到Object的監(jiān)控鎖。在MySQL的數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)中，我們也要談到mysql的鎖機(jī)制。

這樣說(shuō)，說(shuō)到并發(fā)就避免不了鎖的概念，不管是在像Java這種語(yǔ)言還是MySQL這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，我們都是利用鎖進(jìn)行并發(fā)控制，或者說(shuō)是同步控制。

控制并發(fā)的兩種方式（樂(lè)觀(guān)鎖與悲觀(guān)鎖）

我們一般都可以想到或者可以理解的簡(jiǎn)單解決辦法就是，把并發(fā)轉(zhuǎn)成串行的執(zhí)行的辦法。在簡(jiǎn)單的串行情況，不存在并發(fā)的問(wèn)題，那我們自然也就不存在鎖的概念了。拿Java的線(xiàn)程同步來(lái)說(shuō)，如果有一個(gè)變量 a = 1 此時(shí)如果有兩個(gè)線(xiàn)程修改同執(zhí)行下面操作

a = 2；
a = 0；

那么我們一般可以通過(guò)下面形式進(jìn)行解決

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

此時(shí)，兩個(gè)線(xiàn)程只有一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行完上面步驟后，才會(huì)允許下一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行。這就是把并發(fā)轉(zhuǎn)為串行的列子。它會(huì)阻塞其它的線(xiàn)程執(zhí)行，如果當(dāng)前線(xiàn)程一直持有的writeMonitor監(jiān)控鎖，就會(huì)把其它線(xiàn)程一直阻塞下去。這種并發(fā)控制的鎖，我們一般稱(chēng)為悲觀(guān)鎖。對(duì)應(yīng)的MySQL的Innodb引擎來(lái)說(shuō)，我們利用Innodb的行鎖就是悲觀(guān)鎖的一種方式，但實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，我們會(huì)很少使用它的行鎖，即很少用悲觀(guān)鎖去解決數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)問(wèn)題。

在悲觀(guān)鎖的這種控制情況下，我們可以理解為：?jiǎn)栴}總是很糟糕，只能以最粗暴也最簡(jiǎn)單的解決方式，就是所有的并發(fā)都給我一個(gè)一個(gè)執(zhí)行。這種方式在某些場(chǎng)景確實(shí)很有用，比如redis的并發(fā)控制就是這么實(shí)現(xiàn)。

相對(duì)于悲觀(guān)鎖這種方式，還會(huì)有另外一種解決并發(fā)的辦法。還以Java語(yǔ)言中的一些設(shè)計(jì)來(lái)談。在Java的并發(fā)工具包JUC下有個(gè)atomic包，比如AtomicIntegr，我們知道這些封裝好的類(lèi)都是線(xiàn)程安全的工具類(lèi)，可以直接在多線(xiàn)程環(huán)境下使用，說(shuō)下getAndSet方法

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

在這個(gè)方法中，我們并沒(méi)有看到synchronize關(guān)鍵字，代碼也很簡(jiǎn)潔。關(guān)鍵的地方在與compareAndSet(current,newValue)這個(gè)方法的設(shè)計(jì)。在Java中它是一個(gè)本地方法，所以我們看不到它的具體實(shí)現(xiàn)。可以去google下查看具體的設(shè)計(jì)，這里我說(shuō)下我的認(rèn)識(shí)。如果有個(gè)變量 a = 1 此時(shí)有兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)執(zhí)行下面操作：

a = 1;
a = 2;

為了下面可以方便簡(jiǎn)單的描述問(wèn)題，我們認(rèn)為對(duì)變量的更改是原子性的，即不談Java的內(nèi)存模型問(wèn)題或忽視線(xiàn)程可見(jiàn)問(wèn)題。如果此時(shí)線(xiàn)程A和線(xiàn)程B同時(shí)進(jìn)入getAndSet方法，用一段語(yǔ)言描述compareAndSet方法的執(zhí)行過(guò)程，可能是這樣子。

  A線(xiàn)程讀取到current = 0;
  B線(xiàn)程讀取到current = 0;
  A執(zhí)行set方法，先去把自己current值和內(nèi)存中現(xiàn)有的值(我們把該值成為memory)比較，發(fā)現(xiàn) current = memory = 0，
  A線(xiàn)程更改 a 成功，此時(shí)memory = 1
  這時(shí)B線(xiàn)程執(zhí)行set方法，則會(huì)有這樣的 current   != memory ，B線(xiàn)程更新失敗。
  于是B線(xiàn)程重新進(jìn)行，此時(shí)獲取current  =  1，在執(zhí)行set方法，current = memory = 1 ，OK B線(xiàn)程也執(zhí)行成功。  最終 memory = 2；

這種并發(fā)控制和上述悲觀(guān)鎖的并發(fā)控制方式，主要區(qū)別就是，沒(méi)有阻塞。它不會(huì)阻塞其它并發(fā)的操作行為，而是讓他們嘗試更新。這種嘗試的去更新的控制形式，我們叫它樂(lè)觀(guān)鎖。樂(lè)觀(guān)的說(shuō)法就是體現(xiàn)在不會(huì)阻塞其它并發(fā)者。這種樂(lè)觀(guān)鎖在實(shí)際電商業(yè)務(wù)中則很常見(jiàn)，比如更新庫(kù)存，比如hibernate的樂(lè)觀(guān)鎖實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)庫(kù)的悲觀(guān)鎖和樂(lè)觀(guān)鎖并發(fā)控制

在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以mysql的Innodb引擎為例，下面語(yǔ)句就是悲觀(guān)鎖的使用方式

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

上述for update會(huì)鎖住id =1的這行數(shù)據(jù)，它會(huì)阻塞其它連接查詢(xún)改行數(shù)據(jù)。在實(shí)際生成環(huán)境中卻很少使用。以電影院的售票系統(tǒng)來(lái)講，在用戶(hù)并發(fā)購(gòu)買(mǎi)座位時(shí)，肯定會(huì)存在并發(fā)購(gòu)買(mǎi)的問(wèn)題。這時(shí)一般我們都會(huì)通過(guò)增加一個(gè)version字段來(lái)解決問(wèn)題

start transaction;
// ticket 代表電影票下的座位分布信息，status = 1 代表座位已經(jīng)被預(yù)定。
update ticket set `status` = 1 ,version = 1 where id =1 and version =0;
commit;

這時(shí)version字段就相當(dāng)于并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)下的版本控制如果有人預(yù)定version的字段就變?yōu)?，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)置status字段為1時(shí)version不是1就更新失敗，這就是通過(guò)樂(lè)觀(guān)鎖的方式進(jìn)行并發(fā)控制的一種方式。上述語(yǔ)句其實(shí)也可以不增加version字段，這里主要方便敘述問(wèn)題，直接寫(xiě)成下面這樣也OK

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

云服務(wù)器 GPU云服務(wù)器并發(fā)控制 java控制多并發(fā) java高并發(fā)的控制并發(fā)安全

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