CAS无锁模式
一、java内存模型:JMM
在内存模型当中定义一个主内存,所有声明的实例变量都存在于主内存当中,主内存的数据会共享给所有线程,每一个线程有一个块工作内存,工作内存当中主内存数据的副本当更新数据时,会将工作内存中的数据同步到主内存当中;
二、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。
三、CAS算法理解
(1)与锁相比,使用比较交换(下文简称CAS)会使程序看起来更加复杂一些。但由于其非阻塞性,它对死锁问题天生免疫,并且,线程间的相互影响也远远比基于锁的方式要小。更为重要的是,使用无锁的方式完全没有锁竞争带来的系统开销,也没有线程间频繁调度带来的开销,因此,它要比基于锁的方式拥有更优越的性能。
(2)无锁的好处:
第一,在高并发的情况下,它比有锁的程序拥有更好的性能;
第二,它天生就是死锁免疫的。
(3)CAS算法的过程是这样:
它包含三个参数CAS(V,E,N):V表示要更新的变量,E表示预期值,N表示新值。仅当V值等于E值时,才会将V的值设为N,如果V值和E值不同,则说明已经有其他线程做了更新,则当前线程什么都不做。最后,CAS返回当前V的真实值。
运行过程:
1.线程访问时,先会将主内存中的数据同步到线程的工作内存当中
2.假设线程A和线程B都有对数据进行更改,那么假如线程A先获取到执行权限
3.线程A先会对比工作内存当中的数据和主内存当中的数据是否一致,如果一致(V==E)则进行更新,不一致则刷新数据,重新循环判断
4.这时更新完毕后,线程B也要进行数据更新,主内存数据和工作内存数据做对比,如果一致则进行更新,不一致则将主内存数据重新更新到工作内存,然后循环再次对比两个内存中的数据直到一致为止
(4)CAS操作是抱着乐观的态度进行的,它总是认为自己可以成功完成操作。当多个线程同时使用CAS操作一个变量时,只有一个会胜出,并成功更新,其余均会失败。失败的线程不会被挂起,仅是被告知失败,并且允许再次尝试,当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理,CAS操作即使没有锁,也可以发现其他线程对当前线程的干扰,并进行恰当的处理。
(5)简单地说,CAS需要你额外给出一个期望值,也就是你认为这个变量现在应该是什么样子的。如果变量不是你想象的那样,那说明它已经被别人修改过了。你就重新读取,再次尝试修改就好了。
(6)在硬件层面,大部分的现代处理器都已经支持原子化的CAS指令。在JDK 5.0以后,虚拟机便可以使用这个指令来实现并发操作和并发数据结构,并且,这种操作在虚拟机中可以说是无处不在。
四、CAS缺点
CAS存在一个很明显的问题,即ABA问题;
问题:如果变量V初次读取的时候是A,并且在准备赋值的时候检查到它任然是A,那能说明它的值没有被其他线程修改过了吗?
如果在这段时间曾经被改成B,然后有改回A,那CAS操作就会误任务它从来没有被修改过。正对这种情况,java并发包提供了一个带有标记的原子应用类AtomicStampedRefernce,它可以通过变量值的版本来保证CAS的正确性;
五、保证线程安全的三个方面
1.原子性:保证同一时刻该资源只能有一个线程访问修改,其他线程阻塞等待,例如Atomic包,锁
原子性: 互斥访问,Atomic包,CAS算法,Synchronized,Lock
2.可见性:一个线程对于主内存的数据操作对于其他线程是可见的
可见性:synchronized,volatile
3.有序性:一个线程观察其他线程中指令执行顺序,由于指令重排序存在,观察结果一般杂乱无序
顺序性:happends-before
CAS无锁模式的更多相关文章
- CAS无锁机制原理
原子类 java.util.concurrent.atomic包:原子类的小工具包,支持在单个变量上解除锁的线程安全编程 原子变量类相当于一种泛化的 volatile 变量,能够支持原子的和有条件的读 ...
- CAS实现无锁模式
用多线程实现一个数字的自增长到1000000,分别用无锁模式和锁模式来实现代码. 1.使用ReentrantLock. package test; import java.util.concurren ...
- 无锁模式的Vector
这两天学习无锁的并发模式,发现相比于传统的 同步加锁相比,有两点好处1.无锁 模式 相比于 传统的 同步加锁 提高了性能 2.无锁模式 是天然的死锁免疫 下来介绍无锁的Vector--- LockF ...
- CAS无锁算法与ConcurrentLinkedQueue
CAS:Compare and Swap 比较并交换 java.util.concurrent包完全建立在CAS之上的,没有CAS就没有并发包.并发包借助了CAS无锁算法实现了区别于synchroni ...
- java并发:AtomicInteger 以及CAS无锁算法【转载】
1 AtomicInteger解析 众所周知,在多线程并发的情况下,对于成员变量,可能是线程不安全的: 一个很简单的例子,假设我存在两个线程,让一个整数自增1000次,那么最终的值应该是1000:但是 ...
- (转载)java高并发:CAS无锁原理及广泛应用
java高并发:CAS无锁原理及广泛应用 版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载,转载请注明出处. 博主博客地址是 http://blog.csdn.net/liubenlong007 ...
- CAS无锁技术
前言:关于同步,很多人都知道synchronized,Reentrantlock等加锁技术,这种方式也很好理解,是在线程访问的临界区资源上建立一个阻塞机制,需要线程等待 其它线程释放了锁,它才能运行. ...
- CAS无锁实现原理以及ABA问题
CAS(比较与交换,Compare and swap) 是一种有名的无锁算法.无锁编程,即不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步,也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步,所以也叫非阻塞同步(N ...
- 探索CAS无锁技术
前言:关于同步,很多人都知道synchronized,Reentrantlock等加锁技术,这种方式也很好理解,是在线程访问的临界区资源上建立一个阻塞机制,需要线程等待 其它线程释放了锁,它才能运行. ...
随机推荐
- 吴裕雄--天生自然KITTEN编程:移动与旋转
- Win10下JDK环境搭建的两种方法
jdk1.8--64位官网下载的百度网盘 https://pan.baidu.com/s/1A7jYfupwMWZawb5z_RSdJg 提取码: 92eu 第一种方法(建议) 变量名: ...
- iOS多线程开发之GCD(中级篇)
前文回顾: 上篇博客讲到GCD的实现是由队列和任务两部分组成,其中获取队列的方式有两种,第一种是通过GCD的API的dispatch_queue_create函数生成Dispatch Queue:第二 ...
- Promethues配置
# my global config global: scrape_interval: 10s # Set the scrape interval to every 15 seconds. Defau ...
- 从ArrayList的优化中想到的
在JDK7中ArrayList有一个小的改动,使用延迟加载的思想,默认构造函数不再初始化生成一个大小为10的数组,而是将elementData先赋值为一个共享的空数组. package java.ut ...
- 3D打印如何重组制造格局?
全球化的竞争正变得毫无底线,国与国之间只有利益,没有同情,也就是说美国品牌想把自己的工厂移回本土,是不会考虑中国工人的生存现状的,更不会顾及这里的GDP和环境问题,甚至还会依靠经济能力去奴役其他国家 ...
- C++扬帆远航——2
/* * Copyright (c) 2016,烟台大学计算机与控制工程学院 * All rights reserved. * 文件名:test.cpp * 作者:常轩 * 完成日期:2016年3月6 ...
- 小程序中,设置Sticky定位,距离上面会有一个缝隙
近日,在小程序中使用sticky定位实现吸顶效果,不料入了一个大坑. 定位后,距离有position: relative:的上级元素有个1px大小的缝隙条,透过缝隙,滑动时可看到定位标题下的内容. 此 ...
- 6,HDFS HA
目录 HDFS HA 一.HA(High Availability)的使用原因 二.HA的同步 三.HA的自动容灾 HDFS HA 一.HA(High Availability)的使用原因 1.1 在 ...
- swoole(6)Task异步任务
一:什么是task进程? task进程是独立与worker进程的一组进程 ,他主要处理耗时较长的业务逻辑,并且不影响worker进程处理客户端的请求.worker进程通过task()函数把数据投递到 ...