漫画:什么是 CAS 机制?

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feichaiyu 发表于 2019/10/27 02:21:49 2019/10/27
【摘要】 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。最终输出的count结果是什么呢?一定会是200吗?加了同步锁之后,count自增的操作变成了原子性操作,所以最终的输出一定是count=200,代码实现了线程安全。为什么这么说呢?关键在于性能问题。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...

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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。

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最终输出的count结果是什么呢?一定会是200吗?

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加了同步锁之后,count自增的操作变成了原子性操作,所以最终的输出一定是count=200,代码实现了线程安全。

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为什么这么说呢?关键在于性能问题。


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内核模式的转换,代价比较高。


尽管Java1.6为Synchronized做了优化,增加了从偏向锁轻量级锁再到重量级锁的过度,但是在最终转变为重量级锁之后,性能仍然较低。


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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AtomicBooleanAtomicIntegerAtomicLong。它们分别用于Boolean,Integer,Long类型的原子性操作。


现在我们尝试在代码中引入AtomicInteger类:

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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

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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。


这样说或许有些抽象,我们来看一个例子:

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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。

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CAS的缺点:


1.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。


2.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。


3.ABA问题

这是CAS机制最大的问题所在。

什么是ABA问题?怎么解决?我们下一期来详细介绍。




几点补充:


本漫画纯属娱乐,还请大家尽量珍惜当下的工作,切勿模仿小灰的行为哦。




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