JUC---12深入理解CAS
一、什么是CAS
Compare and Swap, 翻译成比较并交换,是java.util.concurrent.atomic包下的类里面的CompareAndSet()方法;java.util.concurrent包中借助CAS实现了区别于synchronouse同步锁的一种乐观锁,使用这些类在多核CPU的机器上会有比较好的性能。
二、小例子
把2020交换为2021,之后获取操作后的值。再重复一次查看效果
public class MyDemo {
// CAS compareAndSet : 比较并交换!
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);
// 期望、更新
// public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
// 如果我期望的值达到了,那么就更新,否则,就不更新, CAS 是CPU的并发原语!
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
System.out.println(atomicInteger.get());
atomicInteger.getAndIncrement();
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
System.out.println(atomicInteger.get());
}
}
在java.util.concurrent.atomic包下的任意类调用CompareAndSet()方法,都是调用Unsafe类里面的方法,这个类是底层的,Java调用C++操作。
在调用getAndIncrement()方法后,方法里面调用unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);到Unsafe类里面操作public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4)
方法,其中【this---var1,valueOffset---var2,1---var4】,在这个方法里面,通过var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);获取内存地址中的值,然后再调用this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4),使其为真。
缺点:
1、循环会耗时
2、一次性只能保证一个共享变量的原子性
3、ABA问题----就是多线程下,例如有3个线程同时对同一个值(初始值为A)进行CAS操作,其中两个线程:线程1,期望值为A,欲更新的值为B;线程2,期望值为A,欲更新的值为B。当线程1
抢先获得CPU时间片,而线程2
因为其他原因阻塞了,线程1
取值与期望的A值比较,发现相等然后将值更新为B,然后这个时候出现了线程3
,期望值为B,欲更新的值为A,线程3取值与期望的值B比较,发现相等则将值更新为A,此时线程2
从阻塞中恢复,并且获得了CPU时间片,这时候线程2
取值与期望的值A比较,发现相等则将值更新为B,虽然线程2
也完成了操作,但是线程2
并不知道值已经经过了A->B->A
的变化过程。
+1
,即A->B->A
就变成了1A->2B->3A
。(这就是乐观锁的思想)public class MyDemo {
static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(1, 1); // CAS compareAndSet : 比较并交换!
public static void main(String[] args) { new Thread(() -> {
int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号
System.out.println("a1=>" + stamp);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
atomicStampedReference.compareAndSet(1, 2,
atomicStampedReference.getStamp(),
atomicStampedReference.getStamp() + 1);
System.out.println("a2=>" + atomicStampedReference.getStamp());
System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(2, 1,
atomicStampedReference.getStamp(),
atomicStampedReference.getStamp() + 1));
System.out.println("a3=>" + atomicStampedReference.getStamp());
}, "a").start(); // 乐观锁的原理相同!
new Thread(() -> {
int stamp = atomicStampedReference.getStamp(); // 获得版本号
System.out.println("b1=>" + stamp);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(atomicStampedReference.compareAndSet(1, 6,
stamp, stamp + 1));
System.out.println("b2=>" + atomicStampedReference.getStamp());
}, "b").start();
}
}
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