面试题：分布式系统中数据分区并发控制策略之乐观锁应用

Question

在分布式系统数据分区场景下，简述乐观锁的原理及其在并发控制中的优缺点，并举出一个适合使用乐观锁进行数据分区并发控制的实际业务场景。

Answer 1

乐观锁原理

乐观锁假设在大多数情况下，并发操作不会发生冲突。在进行数据更新时，它不会像悲观锁那样先锁定数据。而是在更新数据前，先读取数据的版本号或时间戳等标识。当实际更新数据时，再次读取该标识，并与之前读取的标识进行比较。如果标识一致，说明在读取数据到更新数据期间，数据没有被其他线程修改，允许更新操作；如果标识不一致，则说明数据已被其他线程修改，更新操作失败，需要重试或采取其他处理方式。

乐观锁在并发控制中的优点

1. 性能高：由于乐观锁在操作过程中不锁定数据，多个线程可以同时读取数据，只有在更新时才进行冲突检测，大大减少了锁的竞争，提高了系统的并发性能。
2. 适合读多写少场景：对于读操作频繁，写操作相对较少的系统，乐观锁能充分发挥其优势，因为读操作不会被阻塞，整体系统性能会得到提升。

乐观锁在并发控制中的缺点

1. 更新失败重试开销：如果并发冲突频繁，大量的更新操作会因为版本不一致而失败，需要不断重试，这会增加系统的开销，降低系统性能。
2. 不适合高并发写场景：在高并发写的情况下，数据冲突的概率较高，乐观锁的优势难以体现，反而会因为大量的重试导致系统性能急剧下降。

适合使用乐观锁进行数据分区并发控制的实际业务场景

以电商系统中的商品库存管理为例。在该场景中，读操作（查询商品库存）远远多于写操作（扣减商品库存）。当用户查询商品库存时，不进行任何锁定操作，直接读取库存数据及版本号。当用户下单扣减库存时，先读取库存的当前版本号，然后尝试更新库存并带上之前读取的版本号。如果版本号一致，说明在查询库存到下单期间库存未被其他订单修改，扣减库存操作成功；如果版本号不一致，说明库存已被其他订单修改，下单失败，提示用户重试或库存不足。这样可以在保证数据一致性的同时，提高系统的并发处理能力。