CAS

本文深入探讨了CAS算法在并发编程中的应用,包括其在Java并发包中的作用,以及如何解决原子操作问题。同时,文章也指出了CAS算法存在的三大问题:循环时间长开销大、只能保证单一共享变量的原子操作以及ABA问题,并提供了相应的解决方案。

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写在前面

昨天电话面试,面试官问了我一个关于CAS算法的问题,结果我回答的比较模糊,只是回答的CAS一部分(比较和交换),后来通过自己的录音去听了一下自己的回答,真的无法在听下去了,其实以前使用并发包中原子类时有了解过CAS算法,但是没有特别深入,有句话怎么说,该欠的总是要还的(我一口老血吐了出来),希望这篇文章能为准备面试或者需要了解CAS能带一个入门。

CAS算法

CAS算法:即比较并替换,是一种实现并发算法时常用到的技术,JAVA并发包中的很多类都使用了CAS技术。CAS需要有3个操作数:内存值V,旧的预期值A,即将要更新的目标值。(是否感觉像数据库中的乐观锁那?)

数据库中乐观锁实现:数据库乐观锁设计3个操作数,数据库版本号V,线程所带的版本号T,即将要更新新的版本号N,当前仅当V == T的时候才更新N(数据库一般不会去重试,只会判断,成功之后才会更新),这不就是CAS算法吗?

CAS缺点

CAS虽然很高效的解决了原子操作问题,但是CAS仍然存在三个问题:

  1. 循环时间长开销很大
  2. 只能保证一个共享变量的原子操作
  3. ABA问题

循环时间长开销很大

如果CAS时间一直不成功,可能会给CPU带来很大的开销

只能保证一个共享变量的原子操作

但对一个共享变量执行操作时,我门可以使用循环CAS的方式来保证原子操作,但是对多个共享变量操作时,就无法保证操作的原子性,这个时候就可以使用锁来保证原子性

什么是ABA问题?

比如内存地址V初次读取的值为A,那么在准备赋值的时候检查到的值为A,我们能保证这个值没有被其他线程所改变了吗?

假如某段时间内存中的值被修改了B,然后又被修改成了A,那么CAS就会误认为这个值就没有被修改过。这个漏洞成为ABA问题

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