什么是CAS协议

Memcached于1.2.4版本新增CAS(Check and Set)协议类同于Java并发的CAS(Compare and Swap)原子操作,处理同一item被多个线程更改过程的并发问题。

在Memcached中,每个key关联有一个64-bit长度的long型惟一数值,表示该key对应value的版本号。这个数值由Memcached server产生,从1开始,且同一Memcached server不会重复。在两种情况下这个版本数值会加1:1、新增一个key-value对;2、对某已有key对应的value值更新成功。删除item版本值不会减小。

例如

  1. MemcachedClient client = new MemcachedClient();
  2. client.set("fKey", "fValue");
  3. //第一次set, 在Memcached server中会维护fKey对应的value的版本号,假设是548;
  4. client.set("fKey", "sValue");
  5. //再次set,则这个fKey对应的value的版本号变为549;
  6. CASValue casValue = client.gets("fKey");
  7. //这样就可以得到对应key的cas版本号和实际value(各个Memcached client都有类似的对象表示,名字可能不一样,但效果类同),如 casValue.getValue = "sValue",casValue.getCas=549;

CAS协议解决的问题

模拟多个Memcached client并发set同一个key的场景。如clientA想把当前key的value set为"x",且操作成功;clientB却把当前key的value值由"x"覆盖set为"y",这时clientA再根据key去取value时得到"y"而不是期望的"x",它使用这个值,但不知道这个值已经被其它线程修改过,就可能会出现问题。

CAS协议解决这种并发修改问题。有线程试图修改当前key-value对的value时,先由gets方法得到item的版本号,操作完成提交数据时,使用cas方法谨慎变更,如果在本地对item操作过程中这个key-value对在Memcached server端被其它线程更改过,就放弃此次修改(乐观锁概念)。

  1. CASValue casValue = client.gets(key);
  2. //*****
  3. //本地的各种处理
  4. //*****
  5. CASResponse response = client.cas(key, newValue, casValue);
  6. //在我取数据时item的版本号是casValue.getCas(),所以提交时我期望item的版本号是没有改变过的。如果被修改过,不是我取数据时的版本号,那么Memcached server对这次提交什么也不做,返回true或false由用户自己来提出解决方案(什么也不做或是重新获取版本号,再次重试提交等)

并发环境下的正确性验证

用多个Memcached client并发更改同一个key值,将value递增,如果  操作次数-CAS失败次数 = value增加的值,表示并发环境下CAS处理没有问题。

    1. import java.io.IOException;
    2. import java.net.InetSocketAddress;
    3. import net.spy.memcached.CASResponse;
    4. import net.spy.memcached.CASValue;
    5. import net.spy.memcached.MemcachedClient;
    6. public class CASTest {
    7. private static MemcachedClient client = null;
    8. static {
    9. try {
    10. client = new MemcachedClient(
    11. new InetSocketAddress("localhost", 11211));
    12. } catch (IOException o) {
    13. o.printStackTrace();
    14. }
    15. }
    16. public static void main(String[] args) throws Exception {
    17. //Firstly, the key should exist.
    18. //key is "number", value is Integer 1, 7845 is expire time
    19. client.set("number", 7845, 1);
    20. CASTest testObj = new CASTest();
    21. //start the multithread environment
    22. for (int i = 0; i < 10; i++) {
    23. testObj.new ThreadTest("Thread-" + (i + 1)).start();
    24. }
    25. }
    26. /**
    27. * Each thread runs many times
    28. */
    29. private class ThreadTest extends Thread {
    30. private  MemcachedClient client = null;
    31. ThreadTest(String name) throws IOException {
    32. super(name);
    33. client = new MemcachedClient(
    34. new InetSocketAddress("localhost", 11211));
    35. }
    36. public void run() {
    37. int i = 0;
    38. int success = 0;
    39. while (i < 10) {
    40. i++;
    41. CASValue<Object> uniqueValue =client.gets("number");
    42. CASResponse response = client.cas("number",
    43. uniqueValue.getCas(), (Integer)uniqueValue.getValue() + 1);
    44. if (response.toString().equals("OK")) {
    45. success++;
    46. }
    47. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " +  i
    48. + " time " + " update oldValue : " + uniqueValue
    49. +  " , result : " + response);
    50. }
    51. if (success < 10) {
    52. System.out.println(Thread.currentThread().getName()
    53. + " unsuccessful times : " + (10 - success ));
    54. }
    55. }
    56. }
    57. }

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