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平顶山租房信息:CAS无锁模式

admin2020-07-1052

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一、java内存模型:JMM

  在内存模型当中定义一个主内存,所有声明的实例变量都存在于主内存当中,主内存的数据会共享给所有线程,每一个线程有一个块工作内存,工作内存当中主内存数据的副本当更新数据时,会将工作内存中的数据同步到主内存当中;

    

二、什么是CAS

  CAS:Compare and Swap,即比较再交换。

  jdk5增加了并发包java.util.concurrent.*,其下面的类使用CAS算法实现了区别于synchronouse同步锁的一种乐观锁。JDK 5之前Java语言是靠synchronized关键字保证同步的,这是一种独占锁,也是是悲观锁。

三、CAS算法理解

(1)与锁相比,使用比较交换(下文简称CAS)会使程序看起来更加复杂一些。但由于其非阻塞性,它对死锁问题天生免疫,并且,线程间的相互影响也远远比基于锁的方式要小。更为重要的是,使用无锁的方式完全没有锁竞争带来的系统开销,也没有线程间频繁调度带来的开销,因此,它要比基于锁的方式拥有更优越的性能。

(2)无锁的好处:

  第一,在高并发的情况下,它比有锁的程序拥有更好的性能;

  第二,它天生就是死锁免疫的。 

(3)CAS算法的过程是这样:

  它包含三个参数CAS(V,E,N):V表示要更新的变量,E表示预期值,N表示新值。仅当V值等于E值时,才会将V的值设为N,如果V值和E值不同,则说明已经有其他线程做了更新,则当前线程什么都不做。最后,CAS返回当前V的真实值。

运行过程:
  1.线程访问时,先会将主内存中的数据同步到线程的工作内存当中
  2.假设线程A和线程B都有对数据进行更改,那么假如线程A先获取到执行权限
  3.线程A先会对比工作内存当中的数据和主内存当中的数据是否一致,如果一致(V==E)则进行更新,不一致则刷新数据,重新循环判断
  4.这时更新完毕后,线程B也要进行数据更新,主内存数据和工作内存数据做对比,如果一致则进行更新,不一致则将主内存数据重新更新到工作内存,然后循环再次对比两个内存中的数据直到一致为止

  

(4)CAS操作是抱着乐观的态度进行的,它总是认为自己可以成功完成操作。当多个线程同时使用CAS操作一个变量时,只有一个会胜出,并成功更新,其余均会失败。失败的线程不会被挂起,仅是被告知失败,并且允许再次尝试,当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理,CAS操作即使没有锁,也可以发现其他线程对当前线程的干扰,并进行恰当的处理。

(5)简单地说,CAS需要你额外给出一个期望值,也就是你认为这个变量现在应该是什么样子的。如果变量不是你想象的那样,那说明它已经被别人修改过了。你就重新读取,再次尝试修改就好了。

(6)在硬件层面,大部分的现代处理器都已经支持原子化的CAS指令。在JDK 5.0以后,虚拟机便可以使用这个指令来实现并发操作和并发数据结构,并且,这种操作在虚拟机中可以说是无处不在。

四、CAS缺点

  CAS存在一个很明显的问题,即ABA问题;

  问题:如果变量V初次读取的时候是A,并且在准备赋值的时候检查到它任然是A,那能说明它的值没有被其他线程修改过了吗?

  如果在这段时间曾经被改成B,然后有改回A,那CAS操作就会误任务它从来没有被修改过。正对这种情况,java并发包提供了一个带有标记的原子应用类AtomicStampedRefernce,它可以通过变量值的版本来保证CAS的正确性;

五、保证线程安全的三个方面

1.原子性:保证同一时刻该资源只能有一个线程访问修改,其他线程阻塞等待,例如Atomic包,锁

  原子性: 互斥访问,Atomic包,CAS算法,Synchronized,Lock
2.可见性:一个线程对于主内存的数据操作对于其他线程是可见的

  可见性:synchronized,volatile
3.有序性:一个线程观察其他线程中指令执行顺序,由于指令重排序存在,观察结果一般杂乱无序

  顺序性:happends-before

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网友评论

1条评论
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