参考：
https://www.cnblogs.com/qjjazry/p/6581568.html
https://www.cnblogs.com/xuyuanjia/p/6027414.html
悲观锁（Pessimistic Locking）：
总是假设最坏的情况发生，因此每次在取数据的时候就会加锁，操作完成后才释放锁。
乐观锁（Optimistic Locking）：
假设大数据情况下不会发生数据冲突，因此在取数据的时候不加锁，只有在更新的时候判断该数据是否在此期间被修改过了。
1. Java中的悲观锁和乐观锁
-
悲观锁
Java中典型的悲观锁就是synchronized。 -
乐观锁
java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就使用了乐观锁实现。
Compare and Swap（CAS）是一种乐观锁的实现方式。
CAS基本原理：CAS有三个要素：需要读写的内存位置（V）、进行比较的预期原值（A）和拟写入的新值(B)，如果发现位置V的值和预期原值A相同，则将新值B更新到V处，否则不处理。
以AtomicInteger为例，看看CAS原理。
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
private static final long valueOffset;
static {
try {
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
private volatile int value;
/**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}
}
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe()
AtomicInteger类使用sun.misc.Unsafe类的compareAndSwapInt()方法执行更新操作。Unsafe是JDK的内部工具类，通过调用Native方法（C/C++）可以直接读写内存、获得地址偏移值、锁定或释放线程等。
private volatile int value
将value声明为volatile，可保证线程间的数据可见性，但不能保证原子性。
private static final long valueOffset
valueOffset表示value字段相对于对象起始地址的偏移量，利用valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"))方法获得，该方法首先通过字段名value获取到该字段的Field，然后调用Unsafe的objectFieldOffset方法获取value字段相对于对象起始地址的偏移量。
public final int getAndIncrement()
该法的功能是获取值并+1，它调用unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1)：
public final int getAndAddInt(Object arg0, long arg1, int arg3) {
int arg4;
do {
arg4 = this.getIntVolatile(arg0, arg1);
} while (!this.compareAndSwapInt(arg0, arg1, arg4, arg4 + arg3));
return arg4;
}
public native int getIntVolatile(Object arg0, long arg1);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object arg0, long arg1, int arg3, int arg4);
compareAndSwapInt()就是乐观锁的一种实现（CAS）。
期望值：getIntVolatile()方法获取主内存中的value值；
读写的位置：工作内存中对象+偏移量；
拟写入的新值：期望值+1
如果期望值和读写位置上值相同，则在读写位置上写入新值，返回true，否则不写入新值，返回false。
getAndAddInt()方法利用循环，不停的CAS直到写入成功为止。
CAS的缺陷：ABA问题
线程1从位置V上取出A，线程2从位置V上也取出A；
线程2将A改成了B，然后又改成了A；
线程1根据CAS操作时，发现期望值是A，和原值相同，则执行成功。
但这个过程存在问题，线程1感知不到A-B-A的过程。
解决：
从Java1.5开始JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。
该类本质上是在原来的CAS基础上加入了一个int类型的stamp（版本号），每次更新的时候检查当前Reference和期望的Reference是否相同，当前stamp和期望的stamp是否相同，如果相同则更新并返回true，否则啥也不做返回false。
2. 数据库中的悲观锁和乐观锁
建表（test）并插入一条数据：
| id | count |
|---|---|
| 1 | 0 |
- 无锁
封装Task：每次查出count值并+1更新
/**
* 封装Task(无锁)
*/
public class TaskWithOutLock implements Runnable {
@Override
public void run() {
int id = 1;
int count = 0;
Connection connection = DBUtil.getConnection();
PreparedStatement psQuery = null;
PreparedStatement psUpdate = null;
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
try {
// 查询数据
String querySql = "select count from test where id = ?";
psQuery = connection.prepareStatement(querySql);
psQuery.setInt(1, id);
ResultSet rs = psQuery.executeQuery();
if (rs.next()) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(rs.getInt("count"));
atomicInteger.getAndIncrement();
count = atomicInteger.get();
}
// 更新数据
String updateSql = "update test set count = ? where id = ?";
psUpdate = connection.prepareStatement(updateSql);
psUpdate.setInt(1, count);
psUpdate.setInt(2, id);
Integer res = psUpdate.executeUpdate();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
psUpdate.close();
psQuery.close();
connection.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
注：由于count变量是各线程私有的，所以不用AtomicInteger也可以。
测试：多线程跑任务
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int corePoolSize = 2;
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, corePoolSize * 2, 30, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>());
for (int i = 0; i < 2; i++) {
TaskWithOutLock task = new TaskWithOutLock();
pool.execute(task);
}
// 线程池不再接收新任务，但线程池中的任务继续执行
pool.shutdown();
// 阻塞当前线程直到 线程池中所有任务完成 或 超时 或 当前线程被中断
pool.awaitTermination(5, TimeUnit.MINUTES);
System.out.println("DONE!");
}
结果：
数据库中count变为1993，可见在不加锁的情况下，计算结果与期望的2000不同。
-
悲观锁
封装Task：
/**
* 封装Task(悲观锁)
*/
public class TaskPessimisticLock implements Runnable {
@Override
public void run() {
int id = 1;
int count = 0;
Connection connection = DBUtil.getConnection();
PreparedStatement psQuery = null;
PreparedStatement psUpdate = null;
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
try {
// 开启事务
connection.setAutoCommit(false);
// 查询数据,加悲观锁
String querySql = "select count from test where id = ? for update";
psQuery = connection.prepareStatement(querySql);
psQuery.setInt(1, id);
ResultSet rs = psQuery.executeQuery();
if (rs.next()) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(rs.getInt("count"));
atomicInteger.getAndIncrement();
count = atomicInteger.get();
}
// 更新数据
String updateSql = "update test set count = ? where id = ?";
psUpdate = connection.prepareStatement(updateSql);
psUpdate.setInt(1, count);
psUpdate.setInt(2, id);
Integer res = psUpdate.executeUpdate();
// 提交事务
connection.commit();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
psUpdate.close();
psQuery.close();
connection.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
（1）开启事务
（2）select count from test where id = ? for update打开悲观锁
（3）提交事务
注：悲观锁必须在事务中间，否则不生效。
测试：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int corePoolSize = 2;
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, corePoolSize * 2, 30, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>());
for (int i = 0; i < 2; i++) {
TaskPessimisticLock task = new TaskPessimisticLock();
pool.execute(task);
}
// 线程池不再接收新任务，但线程池中的任务继续执行
pool.shutdown();
// 阻塞当前线程直到 线程池中所有任务完成 或 超时 或 当前线程被中断
pool.awaitTermination(5, TimeUnit.MINUTES);
System.out.println("DONE!");
}
结果：
count值为2000，与预期值相同。
-
乐观锁
修改表结构，加入version字段：
| id | count | version |
|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 |
封装Task：
/**
* 封装Task(乐观锁)
*/
public class TaskOptimisticLock implements Runnable {
@Override
public void run() {
int id = 1;
int count = 0;
int version = 0;
Connection connection = DBUtil.getConnection();
PreparedStatement psQuery = null;
PreparedStatement psUpdate = null;
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
try {
// 循环直到更新完成
for (;;) {
// 查询数据
String querySql = "select count,version from test where id = ?";
psQuery = connection.prepareStatement(querySql);
psQuery.setInt(1, id);
ResultSet rs = psQuery.executeQuery();
if (rs.next()) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(rs.getInt("count"));
atomicInteger.getAndIncrement();
count = atomicInteger.get();
AtomicInteger atomicVersion = new AtomicInteger(rs.getInt("version"));
version = atomicVersion.get();
}
// 更新数据
String updateSql = "update test set count = ?,version = ? where id = ? and version = ?";
int newVersion = version + 1;
psUpdate = connection.prepareStatement(updateSql);
psUpdate.setInt(1, count);
psUpdate.setInt(2, newVersion);
psUpdate.setInt(3, id);
psUpdate.setInt(4, version);
Integer res = psUpdate.executeUpdate();
if (res > 0) {
break;
}
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
psUpdate.close();
psQuery.close();
connection.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在更新数据的时候判断version是否正确，如果正确则更新数据和version；否则循环判断。
测试：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int corePoolSize = 2;
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, corePoolSize * 2, 30, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>());
for (int i = 0; i < 2; i++) {
TaskOptimisticLock task = new TaskOptimisticLock();
pool.execute(task);
}
// 线程池不再接收新任务，但线程池中的任务继续执行
pool.shutdown();
// 阻塞当前线程直到 线程池中所有任务完成 或 超时 或 当前线程被中断
pool.awaitTermination(5, TimeUnit.MINUTES);
System.out.println("DONE!");
}
结果：
count = 2000，version = 2000。和预期一致。
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