JAVA多线程高并发编程之 CAS

什么是CAS :

Compare and Swap,即比较再交换。在没有锁的情况下,能够保证多个线程对一个值的更新

CAS有3个操作数:内存值V、预期值A、要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时,将内存值V修改为B,否则什么都不做。该操作是一个原子操作,被广泛的应用在Java的底层实现中。在Java中,CAS主要是由sun.misc.Unsafe这个类通过JNI调用CPU底层指令实现

执行流程如下:

有一个值 E=0, 对他进行加1 操作,一个线程读到E=0 后加1 ,计算后结果值v=1 ,
接下来比较E和E的当前最新值N(若有其他线程修改E记为N),如果相等就说明其他线程没有修改过E的值,更新E为最新的值V ,如果不相等,说明其他线程已经修改过E的值 比如说N=2,这时会重新读取E 的值,在计算结果值V=2+1,v=3后,在比较E和N 的值,相等更新不相等继续循环。


image.png

ABA问题

0 改为1 时回写时,其他线程把E的值从0改为2后又改为0,这样发现E的值还是0,其实已经发生过改变 。

乐观锁版本号
AtomicStampReference
读的时候不仅读取值还读取版本号。任何线程修改E的值的时候,都增加版本号,比较的时候,不仅比较值还比较版本号是否相同。

CAS源码实现如下:

AtomicInteger i = new AtomicInteger();
i.incrementAndGet();
    /**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the updated value
     */
    public final int incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
    }

可以看到是调用unfase 类的 getAndAddInt 方法,在往里面看

 do {
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

调用了一个方法compareAndSwapInt 这就是cas 操作的方法,在往里面看

    public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

调用了一个native 修饰的方法,native 修饰的是C/C++ 写的代码

hotspot 里面unsafe实现

image.png

调用了 Atimic::cmpxchg 方法
该方法的实现是 LOCK_IF_MP cmpxchg
LOCK_IF_MP: lock if Multi Processor 如果多个cpu
cmpxchg : compare and exchange 比较并交换

最终实现

lock cmpxchg 指令

lock 保证原子性是硬件级别的,cpu 在改变值的时候,其他的cpu不能对其进行修改

cpu 如何实现原子性

  • 总线锁:当一个线程操作共享变量时,在bus 总线上发出Lock信号,其他线程就不能操作这个变量了
  • 缓存锁:MESI 缓存一致性协议

CAS 优点

保证变量原子性

并发不高,时间不长的情况下,比锁效率高

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,542评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,596评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,021评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,682评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,792评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,985评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,107评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,845评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,299评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,612评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,747评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,441评论 4 333
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,072评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,828评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,069评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,545评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,658评论 2 350

推荐阅读更多精彩内容