Java并发编程中自旋锁会浪费 CPU 资源并导致错误

最新推荐文章于 2024-09-19 07:47:59 发布

是个同学

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文章标签： java servlet jvm intellij-idea 数据结构

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_68263709/article/details/127008679

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自旋锁在并发编程中常见于CAS操作，但可能导致CPU资源浪费。AtomicInteger等类使用自旋锁实现无锁更新，高并发下可能导致自旋失败并持续循环。为解决此问题，可以利用LockSupport的parkNanos方法让线程在CAS失败时进入睡眠，以减少CPU资源消耗。

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在并发编程中，自旋锁（spin locks ）想必大家都不陌生。

自旋锁一个非常经典的使用场景是CAS（即比较和交换），是一种无锁的思想（说白了就是使用了无限循环），用来解决更新数据的问题高并发场景。

atomic包下的很多类，如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean等，都是用CAS实现的。

我们以AtomicInteger类为例，它incrementAndGet不会每次都给变量加 1。

<b>public</b> <b>final</b> <b>int</b> incrementAndGet() {
    <b>return</b> unsafe.getAndAddInt(<b>this</b>, valueOffset, 1) + 1;
}

它的底层是用自旋锁实现的：

<b>public</b> <b>final</b> <b>int</b> getAndAddInt(Object <b>var</b>1, <b>long</b> <b>var</b>2, <b>int</b> <b>var</b>4) {
  <b>int</b> <b>var</b>5;
  <b>do</b> {
      <b>var</b>5 = <b>this</b>.getIntVolatile(<b>var</b>1, <b>var</b>2);
  } <b>while</b>(!<b>this</b>.compareAndSwapInt(<b>var</b>1, <b>var</b>2, <b>var</b>5, <b>var</b>5 + <b>var</b>4));

    <b>return</b> <b>var</b>5;
}

在do…while无限循环中，不断地进行数据的比较和交换。如果一直失败，就会一直重试。

在高并发的情况下，compareAndSwapInt大概率会失败，从而导致CPU不断自旋，严重浪费CPU资源。

那么，如果这个问题解决了呢？

解决方案是使用LockSupport类的方法parkNanos。

<b>private</b> <b>boolean</b> compareAndSwapInt2(Object <b>var</b>1, <b>long</b> <b>var</b>2, <b>int</b> <b>var</b>4, <b>int</b> <b>var</b>5) {
     <b>if</b>(<b>this</b>.compareAndSwapInt(<b>var</b>1,<b>var</b>2,<b>var</b>4, <b>var</b>5)) {
          <b>return</b> <b>true</b>;
      } <b>else</b> {
          LockSupport.parkNanos(10);
          <b>return</b> false;
      }
 }

当CAS失败时，调用LockSupport类的parkNanos方法进行睡眠，这相当于调用Thread.Sleep方法。

这样可以有效减少因频繁旋转而造成的CPU资源过度浪费的问题。