CAS 分析

最新推荐文章于 2024-04-24 15:16:41 发布

weixin_30815427

最新推荐文章于 2024-04-24 15:16:41 发布

阅读量81

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

原文链接：http://www.cnblogs.com/vinsen/p/9008848.html

CAS是什么

　　(1) CAS(Compare and Swap) 比较并交换, 比较并交换是在多线程并发时用到的一种技术

　　(2) CAS是原子操作, 保证并发安全性, 而不是保证并发同步.

　　(3) CAS是一个CPU指令

　　(4) CAS是一种非阻塞的轻量级乐观锁

什么是乐观锁和悲观锁

　　乐观锁, 严格来讲并不是锁, 他是通过原子性来保证数据的同步, 乐观的认为在数据操作期间没有其他线程影响. 而悲观锁例如: synchronize 认为在数据操作期间一定会有其他线程影响, 所以会通过并发同步的方式来保证数据的正确. 所以CAS不会保证线程同步, 乐观地认为在数据更新期间没有其他线程影响.

CAS原理

　　CAS, 比较并交换, 是将内存值更新为需要的值, 但是有个条件, 就是内存值必须与期望值相同. 例如: 期望值 E, 工作内存值 M , 更新值 U, 只有当 E == M 时, 将M 更新为U.

CAS应用

　　由于CAS是CPU指令，我们只能通过JNI与操作系统交互，关于CAS的方法都在sun.misc包下Unsafe的类里 java.util.concurrent.atomic包下的原子类等通过CAS来实现原子操作。

CAS指令

　　原子类例如AtomicInteger, 其中的getAndIncrement方法就用了CAS.

public final int getAndIncrement() {
        //主要看这个getAndAddInt方法
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}

//var1 是this指针
//var2 是地址偏移量
//var4 是自增的数值，是自增1还是自增N
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
        //获取主内存值，这是内存值已经是旧的，假设我们称作期望值E
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
            //var5是期望值E，var5 + var4是要更新的值
            //这个操作就是调用CAS的JNI,每个线程将自己内存里的内存值M和期望值E作比较,
            //如果相同将内存值M更新为var5 + var4,并同步到主内存, 否则做自旋操
　　　　} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
　　　　return var5;
 }

　　流程:

　　1. 假设有两个线程: A, B

　　2. jvm 中主内存为1 , A, B 线程的工作内存为1 (工作内存会拷贝一份主内存的值)

　　3. 当前期望值E为1 , A, B 两个线程做+1操作

　　4. 执行到getAndAddInt方法, var5 = 1 , var4 = 1,

　　　　(1) A线程将var5 与工作内存值M比较, 比较var5 是否等于1

　　　　(2) 如果相等, 则将工作内存值更新为 var5+var4 , 并更新到主内存, 此时this指针的value = 2

　　　　(3) 如果不相等, 说明B线程先A线程进行了更新操作, 这时主内存值 = 2, A线程未更新成功继续循环, var5 更新为新主内存值 = 2, 因为this指针的value用volatile 修饰, 所以更新为2, 这时继续将 var5 与工作内存值M比较, 比较var5 是否等于 2 , 相等则将工作内存值更新为var5 + var4, 并更新到主内存, 此时this指针的value = 3; 主内存值为3;

　　　　(4) 如果一直不相等, 重复第三步直到相等退出更新.

CAS 优缺点