2019.11.05-11.06学习总结

CAS基本概念及底层原理

1.基本概念:

CAS(Compare-And-Swap),它是一条CPU并发原语。主要作用是比较当前工作内存中的值和主内存中的值,如果相同则执行规定操作,否则继续比较知道主内存和工作内存中的值一致为止。

2.底层原理:

2.1 自旋锁
自旋思想:当前值不断与期望值进行比较,直到相同为止
2.2 Unsafe类:
Unsafe:CAS的核心类,由于java方法无法直接访问底层系统,需要通过本地(native)方法来访问,Unsafe相当于一个后门,基于该类可以直接操作特定内存的数据。Unsafe类存在于sun.misc包中,其内部方法操作可以像C的指针一样操作内存,因为java中CAS操作的执行依赖于Unsafe类的方法
注意:Unsafe类的所有方法都是native修饰的,也就是说它们都是直接调用操作系统底层资源执行相应任务
在这里插入图片描述

  • 使用valueOffset的原因是Unsafe就是根据内存偏移地址来获取数据的
  • 下面的value加上关键字volatile是为了保证内存可见性

使用Unsafe类的其中一个方法举例体现其工作原理:
在这里插入图片描述

  • this是当前对象
  • valueOffset是内存偏移地址
  • 1 是指每次当达成条件后对当前对象加一

方法源码:

//unsafe.getAndAddInt
	public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
		int var5;
		do {
			var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
		}while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
		return var5;
	}

3.原理分析:

简而言之,CAS的功能是判断内存中某个位置的值是否为预期值,是的话则更新,这个过程是原子的。因为变量value是被volatile修饰过的,所以当有线程改变了该值时对其他线程都是可见的,线程可以执行compareAndSwapInt方法进行比较替换,直到和期望值相同为止。CAS之所以能在多线程环境下保证原子性跟底层汇编有关

4.CAS与synchronized的比较:

在高并发场景下使用synchronized关键字加锁使得同一时间段只允许一个线程访问,是以降低并发效率为代价保证原子性,所以不可取;CAS没有加锁,如上面的代码所演示,它采用了do…while语句不断进行比较,这样在保证原子性的同时也提高了并发性,这就是选择CAS的原因。

5.CAS的缺点

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

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