快手二面:乐观锁是怎么用它来处理多线程问题的?

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乐观锁不加互斥锁阻塞线程,而是让线程先读数据并计算,提交写入时检查版本是否被别人改过。

如果被改过就失败并重试/放弃,核心是检测冲突而不是预防冲突。

适用:读多写少、冲突概率低的场景(热点不高)。

不适用:高冲突时会出现重试风暴。

内存并发(Java 层):CAS/原子类/StampedLock

方案 A1:CAS 原子类(Atomic

AtomicInteger stock = new AtomicInteger(100);

boolean decOnce(int n) {
    while (true) {
        int cur = stock.get();
        if (cur < n) return false;       // 不够则失败
        if (stock.compareAndSet(cur, cur - n)) { // CAS 成功表示没人改过
            return true;
        }
        // CAS 失败:有人改过,重试(可加退避)
    }
}

要点:

  • **比较并交换(CAS)**是硬件指令,失败重试即可。
  • 高并发下加指数退避或限制最大重试次数,避免 CPU 自旋打满。

方案 A2:解决 ABA: AtomicStampedReference

当值可能 A→B→A 时,单纯比较值会误判没人改过(ABA 问题),用值+版本戳:

AtomicStampedReference<Integer> ref = new AtomicStampedReference<>(100, 0);

boolean dec(int n) {
    while (true) {
        int[] stamp = new int[1];
        int cur = ref.get(stamp);
        if (cur < n) return false;
        int newStamp = stamp[0] + 1;
        if (ref.compareAndSet(cur, cur - n, stamp[0], newStamp)) return true;
    }
}

方案 A3:读多写少下的乐观读:StampedLock

StampedLock lock = new StampedLock();
long stamp = lock.tryOptimisticRead();
int xLocal = x;           // 无锁读取
if (!lock.validate(stamp)) {         // 期间若被写,验证失败
    stamp = lock.readLock();         // 再走读锁兜底
    try { xLocal = x; } finally { lock.unlockRead(stamp); }
}

要点:乐观读→验证→必要时回退到读锁,减少阻塞。

数据库并发(MySQL/Oracle 等):版本号/条件更新

标准两步:先读出 version,更新时携带 WHERE version=?,受影响行数=1 视为成功,否则重试。

表结构

ALTER TABLE product ADD COLUMN version INT NOT NULL DEFAULT 0;

更新 SQL

-- 假设要扣减库存 1
UPDATE product
SET stock = stock - 1,
    version = version + 1
WHERE id = #{id}
  AND stock >= 1              -- 业务约束
  AND version = #{oldVersion};

Java 伪代码(MyBatis/JdbcTemplate)

Product p = dao.selectForUpdateLikeNoLock(id); // 普通查询即可(不要 FOR UPDATE)
int retry = 0, maxRetry = 5;
while (retry++ < maxRetry) {
    int rows = dao.updateStockWithVersion(id, p.getVersion());
    if (rows == 1) return true;           // 成功
    p = dao.selectById(id);               // 别人改过,拿新版本再试
}
return false;                              // 超过重试上限,交给上层处理/排队

要点:

  • 不需要悲观锁/行锁;靠版本冲突检测避免丢失更新。
  • 冲突时重读最新数据再尝试,或直接失败给调用方。
  • JPA 可用 @Version 自动完成(抛 OptimisticLockException 后应用层重试)。

扩展:不用显式 version 字段时,也可用业务条件做条件更新

WHERE amount = #{oldAmount}WHERE updated_at = #{oldTs},效果类似但不如版本号稳妥。

分布式场景(跨进程):Redis/WATCH 或 Lua

方案 C1:Redis WATCH/MULTI/EXEC(CAS 语义)

WATCH stock:sku1        # 监视键
val = GET stock:sku1
if val >= n:
  MULTI
  DECRBY stock:sku1 n   # 事务块
  EXEC                  # 若期间有人改过,EXEC 返回空,表示失败需重试
else:
  UNWATCH

要点:轻量 CAS,适合低,中冲突,高冲突会频繁失败重试。

方案 C2:Redis Lua 脚本(原子性+业务校验)

-- KEYS[1]=stockKey, ARGV[1]=n
local cur = tonumber(redis.call('GET', KEYS[1]) or '0')
if cur >= tonumber(ARGV[1]) then
  redis.call('DECRBY', KEYS[1], ARGV[1])
  return 1
else
  return 0
end

要点:在 Redis 内一次完成校验与扣减,原子且无重试风暴,配合消息/DB 最终一致。

什么时候选乐观锁?

  • 读多写少、冲突概率低。
  • 不能接受长时间阻塞(比如高并发读场景)。
  • 数据可接受失败重试或让用户重试的交互(购物车、点赞、配额扣减)。

不适合:热点写(同一 Key 高并发频繁冲突),会导致大量重试与 CPU 浪费。

此时考虑:

  • 排队/串行化:按 Key 绑定单线程执行(Disruptor、队列、Key 分片执行器)。
  • 悲观锁/分布式锁:短临界区且冲突高时更省事。
  • 批处理:聚合写入降低冲突频率(库存/计数分片汇总)。

常见坑 & 优化

  • 重试风暴:加随机退避(如 1ms、2ms、4ms 上限 50ms)和重试上限,并埋点 retry_count
  • ABA 问题:内存 CAS 用 Stamped/版本戳;DB 用 version 列天然避免。
  • 饥饿与长尾:热点 key 可做分片计数(分 10 份独立 CAS,读时汇总)。
  • 一致性:DB 更新+缓存更新时,用延迟双删或版本号校验;DB+MQ 用 Outbox/事务消息 保证最终一致。
  • 幂等:重试要业务幂等(请求 ID 去重、唯一约束)。
  • 监控:统计冲突率/重试次数/成功延迟,超过阈值自动降级为队列/锁。

一句话总结

乐观锁=提交时校验版本

在 Java 内存用 CAS/StampedLock,在数据库用 version 条件更新,在分布式用 Redis WATCH 或 Lua

它适合低冲突场景,用失败重试代替阻塞等待,热点写时要换成排队/悲观锁/批处理并配合退避与幂等。

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