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原子操作CAS

2020-06-08  本文已影响0人  冰封陈韶

什么是原子操作?

原子操作就是操作A,在B看来要么全部成功,要么全部失败,就称A为原子操作;有点类似事物,锁也是一种原子操作。

CAS操作是怎么实现原子的呢?

CAS操作的核心是操作系统和CPU提供的,不在语言层面。底层方法是(内存地址,一个旧值,一个新值),操作系统根据内存地址拿到数据,和原来的旧值比较,如果相等,就将新值替换掉旧值。我们使用CAS操作来实现原子操作,可以不使用锁,简称无锁化编程,也叫乐观锁。相对于乐观锁,就有悲观锁,悲观锁常见的就是synchronized,可以理解为 总有刁民想害朕;而乐观锁 底层使用CAS机制,先拿到旧值,然后获取新值,再进过CAS操作,如果成功,就退出,如果不成功,就一直循环,直到成功为止;
乐观锁的好处:无锁化编程,提升并发量,没有死锁等问题;
乐观锁的坏处:ABA问题,循环开销问题,只能对一个共享变量进行操作

什么是ABA问题?

严格来说,ABA不算是一个问题;因为不需要关心中间状态,但是也是有一点问题;例如:如果A线程正在执行某一操作,拿到旧值a,获得新值b的时候,B线程快速的将a变成了c,然后又改成了a,对于A线程来说,旧值相等,执行CAS操作。

如何解决ABA问题?

添加一个版本控制,线程在更新成功的时候,需要将版本号+1,那么A在进行比较的时候,不仅需要比较旧值和新值,还需要比较版本号,可以有效避免ABA问题。

循环开销问题
因为线程是自旋(死循环),所以如果一直不成功,开销有点大

只能对一个共享变量操作
如果有多个变量,将它们合并起来,组成对象来操作。

JAVA提供了一些原子操作类
AtomicInteger:针对int类型的
AtomicIntegerArray:针对int数组的
AtomicReference:针对引用类型的数据
AtomicStampReference:针对引用类型的数据,可以解决ABA问题,它可以记录版本号
AtomicMarkableReference:针对引用类型的数据,可以解决ABA问题,它记录数据有没有被改过。

我们虽然使用了CAS原子操作,但是还需要将变量用volatile修饰,保持它的可见性,才可以实现乐观锁。

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