漫画:什么是 CAS 机制?


https://blog.youkuaiyun.com/bjweimengshu/article/details/78949435点击上方“程序员小灰”,选择“置顶公众号”

有趣有内涵的文章第一时间送达!



640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1



640?wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1



—————  第二天  —————



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg




0?wx_fmt=jpeg



————————————



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



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。


0?wx_fmt=png



最终输出的count结果是什么呢?一定会是200吗?



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



 
   


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。



0?wx_fmt=jpeg



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。



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



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:

 
   

0?wx_fmt=png



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。



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



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:



1.在内存地址V当中,存储着值为10的变量。



0?wx_fmt=png



2.此时线程1想要把变量的值增加1。对线程1来说,旧的预期值A=10,要修改的新值B=11。



0?wx_fmt=png



3.在线程1要提交更新之前,另一个线程2抢先一步,把内存地址V中的变量值率先更新成了11。



0?wx_fmt=png



4.线程1开始提交更新,首先进行A和地址V的实际值比较(Compare),发现A不等于V的实际值,提交失败。



0?wx_fmt=png



5.线程1重新获取内存地址V的当前值,并重新计算想要修改的新值。此时对线程1来说,A=11,B=12。这个重新尝试的过程被称为自旋



0?wx_fmt=png


6.这一次比较幸运,没有其他线程改变地址V的值。线程1进行Compare,发现A和地址V的实际值是相等的。



0?wx_fmt=png



7.线程1进行SWAP,把地址V的值替换为B,也就是12。



0?wx_fmt=png


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。



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



0?wx_fmt=jpeg



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。




—————END—————




喜欢本文的朋友们,欢迎长按下图关注订阅号程序员小灰,收看更多精彩内容

640?wx_fmt=jpeg



          </div>
            </div>
### 可能的原因分析 在尝试向 `E:/?????????????/subcooled-1.cas.h5` 文件写入数据时遇到的 I/O 流错误可能由多种原因引起。以下是常见的几种可能性及其解决方案: #### 1. **路径名中的非法字符** 如果路径名称中存在不合法的字符(如 `?`, `<`, `>`, `|`, `\`, `/`, `"`, `*`, 或者冒号),这可能会导致操作系统拒绝访问该文件[^1]。 #### 2. **权限不足** 当前运行程序的用户账户可能缺乏对该目录或文件的操作权限。即使路径有效,如果没有足够的权限来创建、修改或者覆盖目标文件,则会引发异常[^2]。 #### 3. **磁盘空间已满** 当存储设备的空间耗尽时,任何试图写入新数据的行为都会失败并抛出相应的错误消息。因此需要确认是否有可用空间供应用程序使用[^3]。 #### 4. **HDF5 库版本兼容性问题** `.h5` 是一种基于 HDF5 的二进制格式文件。如果你使用的库版本较旧而文件是由更高版本生成的话,也可能造成读取或写入上的困难[^4]。 --- ### 解决方案建议 针对以上提到的各种潜在因素,可以采取如下措施逐一排查解决问题所在: ```cpp #include <iostream> #include <fstream> int main() { std::ofstream outFile; try { // 尝试打开文件进行写操作前先验证路径合法性以及必要条件满足情况 outFile.open("E:/ValidPath/subcooled-1.cas.h5", std::ios::binary | std::ios::out); if (!outFile.is_open()) throw std::runtime_error("Failed to open file."); // 进行实际的数据写入逻辑... char buffer[] = {'T', 'e', 's', 't'}; outFile.write(buffer, sizeof(buffer)); outFile.close(); } catch (const std::exception& e) { std::cerr << "Error occurred: " << e.what() << '\n'; } } ``` 上述代码片段展示了如何安全地处理文件输出流,并包含了基本的错误捕获机制以便于诊断具体发生什么类型的错误[^5]。 --- ###
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值