对CAS机制的一些理解

对CAS机制的一些理解

技术杂谈小彩虹2021-06-23 8:22:4180A+A-

对CAS机制的一些理解

多线程实践

public class test {
    private static int x;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread task1 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                for (int i=0; i<1000; i++){
                    x=x+1;
                }
            }
        };
        Thread task2 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                for (int i=0; i<1000; i++){
                    x=x+1;
                }
            }
        };

        task1.start();
        task2.start();
        task1.join();
        task2.join();
        System.out.println(x);
    }
/* 1006 *///:~

两个线程同时开启,累加x,理想的情况下,输出应该是2000,但是最终是1006,因为是多线程的情况下,一次累加可能是两个线程同时完成的。

public class test {
    private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread task1 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                for (int i=0; i<1000; i++){
                    atomicInteger.incrementAndGet();
                }
            }
        };

        Thread task2 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                super.run();
                for (int i=0; i<1000; i++){
                    atomicInteger.incrementAndGet();
                }
            }
        };

        task1.start();
        task2.start();
        task1.join();
        task2.join();
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}/* 2000 *///:~

修改被累加对象x为AtomicInteger,最终结果是理想的2000。在此操作中并没有使用锁,原因是 AtomicInteger引入了CAS机制。

什么是CAS机制

CAS机制简单的说就是,比较交换,有预期值、旧值和内存位置;取出旧值,交换新值。

为何AtomicInteger线程安全

源码:

private static final long valueOffset;
...
public final int incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}
...
Unsafe public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

    return var5;
}

unsafe提供了硬件级别的原子操作 valueOffset是变量内存地址 从源码可以看出,incrementAndGet是调用了unsafe.getAndAddInt,它是一种基于CAS机制实现的,var5是从主内存中获取最新当前值,而这个值是所有线程都可见和共享的,与var4相加交换,如果失败就一直自旋,直到更新值成功。

图解CAS机制

在这里插入图片描述 可以看出来,CAS没有使用了任何锁,就完成了线程安全。 CAS的优点很多,但是缺点也很多,比如ABA问题

ABA问题

什么是ABA问题

其实很好理解,A->B->A,A值虽然没有变,但是已经经过了某种操作。

图解

在这里插入图片描述

有什么影响

上面的线程1、2、3都完成它们自己的任务,并没有问题。但是如果它们是在转账,问题就打了,账户就无端端的不见了10块钱。

解决

引入版本号,可以解决问题,每次有相同的值时,做一次版本累加,只要是版本号对不上就是被修改过。 在这里插入图片描述

总结

优点: 在并发量不是很高的情况,避免了锁带来的消耗 缺点:

  1. 并发量高的情况下,如果多次修改不成功,一直循环修改,就会带来cpu的持续消耗
  2. 只能对变量进行原子级别的安全修改,不能对代码块进行安全操作。

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