线程并发-CAS及原子类

引子

示例程序:启动两个线程,每个线程中让静态变量count循环累加100次。

这段线程不安全,最终结果小于200。

解决方法一:使用Synchronized。

Synchronized关键字会让没有得到锁资源的线程进入BLOCKED状态,而后在争夺到锁资源后恢复为RUNNABLE状态,这个过程中涉及到操作系统用户模式和内核模式的转换,代价比较高。

解决方法二:用原子操作类替代同步锁

 所谓原子操作类,指的是java.util.concurrent.atomic包下,一系列以Atomic开头的包装类。例如AtomicBoolean,AtomicInteger,AtomicLong。它们分别用于Boolean,Integer,Long类型的原子性操作。

使用AtomicInteger之后,最终的输出结果同样可以保证是200。并且在某些情况下,代码的性能会比Synchronized更好。原子操作类的底层就是使用了CAS机制。

什么是CAS?

CAS是英文单词Compare And Swap的缩写,翻译过来就是比较并替换。

CAS机制当中使用了3个基本操作数:内存地址V,旧的预期值A,要修改的新值B。更新一个变量的时候,只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时,才会将内存地址V对应的值修改为B。

例子:

从思想上来说,Synchronized属于悲观锁,悲观地认为程序中的并发情况严重,所以严防死守。CAS属于乐观锁,乐观地认为程序中的并发情况不那么严重,所以让线程不断去尝试更新。

使用场景:在高并发的情况下还是使用同步锁SynchronizedAtomic原子操作类及Lock系列类的底层实现是采用CAS

CAS缺点:

CPU开销较大。在并发量比较高的情况下,如果许多线程反复尝试更新某一个变量,却又一直更新不成功,循环往复,会给CPU带来很大的压力。

不能保证代码块的原子性。 CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作,而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新,就不得不使用Synchronized了。

ABA问题:就是如果V的值先由A变成B,再由B变成A,那么仍然认为是发生了变化,并需要重新执行算法中的步骤。有简单的解决方案:不是更新某个引用的值,而是更新两个值,包括一个引用和一个版本号,即使这个值由A变为B,然后为变为A,版本号也是不同的。AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference支持在两个变量上执行原子的条件更新。AtomicStampedReference更新一个“对象-引用”二元组,通过在引用上加上“版本号”,从而避免ABA问题,AtomicMarkableReference将更新一个“对象引用-布尔值”的二元组。

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转载自blog.csdn.net/qq_27127145/article/details/83541268
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