JAVA架构面试专题_面试必备之乐观锁与悲观锁.pdf

Java 架构面试中，乐观锁与悲观锁是两个重要的并发控制概念，它们在多线程环境下用于确保数据的一致性。理解这两种锁对于开发者来说至关重要，特别是在高并发的系统设计中。 **悲观锁**是一种保守的并发控制策略，它假设在并发环境中，对数据的修改是频繁发生的，因此在读取数据时会立即锁定资源，防止其他线程进行修改。在Java中，`synchronized`关键字和`java.util.concurrent.locks.ReentrantLock`是悲观锁的典型实现。悲观锁适用于写操作较多的场景，因为能够确保在锁定期间数据的独占访问，避免数据冲突。 **乐观锁**则相对乐观，它假设在大多数情况下数据不会被修改，所以在读取数据时不加锁。只有在更新数据时，才会检查在这段时间内数据是否被其他线程修改过。乐观锁通常通过版本号机制或者CAS（Compare and Swap）算法实现。在Java中，`java.util.concurrent.atomic`包下的原子变量类如AtomicInteger、AtomicLong等，使用了CAS算法来实现乐观锁。 **版本号机制**是乐观锁的一种实现方式，通过添加一个版本号字段来跟踪数据的修改。当读取数据时，同时读取版本号，更新数据时，如果版本号未变，则更新成功，否则重试。例如，银行账户转账操作，两个并发的扣款请求可能会导致数据不一致，但通过版本号机制，可以避免这种情况。 **CAS算法**是另一种乐观锁的实现，它包括三个参数：当前内存值V、预期值A和新值B。只有当V的值等于A时，才会原子地将V的值更新为B，否则不做任何操作并重试。CAS操作通常伴随着自旋等待，即在尝试更新失败后，线程会不断地重试，直到更新成功。虽然CAS避免了锁的开销，但在高并发下，如果存在大量重试，可能会导致CPU资源的浪费。 **ABA问题**是乐观锁的一个潜在问题，如果一个值从A变到B，然后又变回A，乐观锁可能会错过中间的改变。虽然在某些情况下可以通过添加额外的标记解决这个问题，但ABA问题提醒我们在设计并发系统时需要谨慎考虑这种复杂的情况。 悲观锁保证了数据的线程安全，但可能引入不必要的阻塞，降低并发性能。而乐观锁在数据冲突较少时能提供更好的性能，但在高冲突场景下可能需要频繁重试。选择哪种锁取决于具体应用场景，需要权衡数据一致性与系统性能之间的平衡。在面试中，理解和掌握这两种锁的工作原理及其适用场景，是展现你对并发编程深入理解的关键。