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原子类及CAS

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原子类及CAS

文章目录
    • 原子类
    • CAS
      • 内存中的三个值
      • 自旋思想
      • 缺点
      • ABA问题及解决方法

原子类

为什么使用原子类?

性能问题,synchronized关键字会让未得到索子元的线程进入BLOCKED状态,在争夺到锁资源后恢复到RUNNABLE状态,在此过程中需要用户模式与内模式的转换,代价较高。虽然jdk 6 之后,synchronized有了偏向锁到轻量级锁到重量级锁的过渡,但在最终变为重量级锁之后,性能仍然较低,才此种情况我们使用java中的原子类。

原子操作类:java.util.concurrent.atomic包下的一系列以Atomic开头的包装类,如AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicLong。

原子类的原子性是通过 volatile + CAS 实现原子操作的。

CAS

CAS(Compare and swap):比较并替换,是乐观锁的一种实现方式,采用自旋的思想,是一种轻量级的锁机制。

内存中的三个值

V:内存值

A:预期值,比较的时候从内存中再次读到的值

B:更新值,更新后的值

当且仅当预期值 A==V,将内存值 V=B,否则什么都不做。

自旋思想

每次判断预期值和内存中的值不相同,不相同则是因为内存值被其他线程修改了,因此需要重新得到最新值作为预期值,重新判断。而该线程不断的循环判断内存值是否已被其他线程修改,这就是自旋的思想。底层通过Unsafe 类中的 compareAndSwapInt 等方法实现。

缺点

1.cpu开销较大,CAS是无锁的,采用自旋的思想,线程不会阻塞,若有大量线程进行尝试,则开销较大。

2.不能保证代码块的原子性

3.ABA问题

ABA问题及解决方法

某个线程将内存值由A改为B,再由B改为A,当另一个线程使用预期值判断时,预期值与内存值相同,当前线程的CAS操作无法分辨内存值是否发生过修改。

解决方法:通过使用类添加版本号。如原先 的内存值为(A,1),线程将(A,1)修改为了(B,2),再由(B,2)修改为(A,3)。此时另一个线程使用预期值(A,1)与内存值(A,3)进行比较,只需要比较版本号 1 和 3,即可发现该内存中的数据被更新过了。

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