CAS算法原理

CAS算法原理

1、什么是CAS?

CAS：Compare and Swap,即比较再交换。

jdk5增加了并发包java.util.concurrent.*,其下面的类使用 CAS 算法实现了区别于 synchronouse（同步锁）的一种乐观锁。JDK 5之前 Java 语言是靠 synchronized 关键字保证同步的,这是一种独占锁,也是是悲观锁。

2、CAS算法理解

对CAS的理解,CAS是一种无锁算法,CAS有3个操作数,内存值V,旧的预期值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。

CAS比较与交换的伪代码可以表示为:

do{
//从主存中读取内存值 V  A = V

// 对读进来的值进行修改 A =B

}while(!CAS( 内存地址,备份的旧数据,新数据 ))

注: t1 , t2 线程是同时更新同一变量56的值

因为 t1 和 t2 线程都同时去访问同一变量 56 ,所以他们会把主内存的值完全拷贝一份到自己的工作内存空间,所以 t1 和 t2 线程的预期值都为 56。

假设 t1 在与 t2 线程竞争中线程 t1 能去更新变量的值,而其他线程都失败。(失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次发起尝试)。t1线程去更新变量值改为 57 ,然后写到内存中。此时对于t2来说,内存值变为了57,与预期值56不一致,就操作失败了(想改的值不再是原来的值)。

(上图通俗的解释是:CPU去更新一个值,但如果想改的值不再是原来的值,操作就失败,因为很明显,有其它操作先改变了这个值。)

就是指当两者进行比较时,如果相等,则证明共享数据没有被修改,替换成新值,然后继续往下运行;如果不相等,说明共享数据已经被修改,放弃已经所做的操作,然后重新执行刚才的操作。容易看出 CAS 操作是基于共享数据不会被修改的假设,采用了类似于数据库的commit-retry 的模式。当同步冲突出现的机会很少时,这种假设能带来较大的性能提升。