Java并发编程总结2——慎用CAS
一、CAS和synchronized适用场景
1、对于资源竞争较少的情况,使用synchronized同步锁进行线程阻塞和唤醒切换以及用户态内核态间的切换操作额外浪费消耗cpu资源;而CAS基于硬件实现,不需要进入内核,不需要切换线程,操作自旋几率较少,因此可以获得更高的性能。
2、对于资源竞争严重的情况,CAS自旋的概率会比较大,从而浪费更多的CPU资源,效率低于synchronized。以java.util.concurrent.atomic包中AtomicInteger类为例,其getAndIncrement()方法实现如下:
public final int getAndIncrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
如果compareAndSet(current, next)方法成功执行,则直接返回;如果线程竞争激烈,导致compareAndSet(current, next)方法一直不能成功执行,则会一直循环等待,直到耗尽cpu分配给该线程的时间片,从而大幅降低效率。
二、CAS错误的使用场景
public class CASDemo {
private final int THREAD_NUM = 1000;
private final int MAX_VALUE = 20000000;
private AtomicInteger casI = new AtomicInteger(0);
private int syncI = 0;
private String path = "/Users/pingping/DataCenter/Books/Linux/Linux常用命令详解.txt"; public void casAdd() throws InterruptedException {
long begin = System.currentTimeMillis();
Thread[] threads = new Thread[THREAD_NUM];
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
threads[i] = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
while (casI.get() < MAX_VALUE) {
casI.getAndIncrement();
}
}
});
threads[i].start();
}
for (int j = 0; j < THREAD_NUM; j++) {
threads[j].join();
}
System.out.println("CAS costs time: " + (System.currentTimeMillis() - begin));
} public void syncAdd() throws InterruptedException {
long begin = System.currentTimeMillis();
Thread[] threads = new Thread[THREAD_NUM];
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
threads[i] = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
while (syncI < MAX_VALUE) {
synchronized ("syncI") {
++syncI;
}
}
}
});
threads[i].start();
}
for (int j = 0; j < THREAD_NUM; j++)
threads[j].join();
System.out.println("sync costs time: " + (System.currentTimeMillis() - begin));
}
}
在我的双核cpu上运行,结果如下:
可见在不同的线程下,采用CAS计算消耗的时间远多于使用synchronized方式。原因在于第15行
14 while (casI.get() < MAX_VALUE) {
15 casI.getAndIncrement();
16 }
的操作是一个耗时非常少的操作,15行执行完之后会立刻进入循环,继续执行,从而导致线程冲突严重。
三、改进的CAS使用场景
为了解决上述问题,只需要让每一次循环执行的时间变长,即可以大幅减少线程冲突。修改代码如下:
public class CASDemo {
private final int THREAD_NUM = 1000;
private final int MAX_VALUE = 1000;
private AtomicInteger casI = new AtomicInteger(0);
private int syncI = 0;
private String path = "/Users/pingping/DataCenter/Books/Linux/Linux常用命令详解.txt"; public void casAdd2() throws InterruptedException {
long begin = System.currentTimeMillis();
Thread[] threads = new Thread[THREAD_NUM];
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
threads[i] = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
while (casI.get() < MAX_VALUE) {
casI.getAndIncrement();
try (InputStream in = new FileInputStream(new File(path))) {
while (in.read() != -1);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
threads[i].start();
}
for (int j = 0; j < THREAD_NUM; j++)
threads[j].join();
System.out.println("CAS Random costs time: " + (System.currentTimeMillis() - begin));
} public void syncAdd2() throws InterruptedException {
long begin = System.currentTimeMillis();
Thread[] threads = new Thread[THREAD_NUM];
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
threads[i] = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
while (syncI < MAX_VALUE) {
synchronized ("syncI") {
++syncI;
}
try (InputStream in = new FileInputStream(new File(path))) {
while (in.read() != -1);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
threads[i].start();
}
for (int j = 0; j < THREAD_NUM; j++)
threads[j].join();
System.out.println("sync costs time: " + (System.currentTimeMillis() - begin));
}
}
在while循环中,增加了一个读取文件内容的操作,该操作大概需要耗时40ms,从而可以减少线程冲突。测试结果如下:
可见在资源冲突比较小的情况下,采用CAS方式和synchronized同步效率差不多。为什么CAS相比synchronized没有获得更高的性能呢?
测试使用的jdk为1.7,而从jdk1.6开始,对锁的实现引入了大量的优化,如锁粗化(Lock Coarsening)、锁消除(Lock Elimination)、轻量级锁(Lightweight Locking)、偏向锁(Biased Locking)、适应性自旋(Adaptive Spinning)等技术来减少锁操作的开销。而其中自旋锁的原理,类似于CAS自旋,甚至比CAS自旋更为优化。具体内容请参考 深入JVM锁机制1-synchronized。
传送门:http://blog.csdn.net/chen77716/article/details/6618779
四、总结
1、使用CAS在线程冲突严重时,会大幅降低程序性能;CAS只适合于线程冲突较少的情况使用。
2、synchronized在jdk1.6之后,已经改进优化。synchronized的底层实现主要依靠Lock-Free的队列,基本思路是自旋后阻塞,竞争切换后继续竞争锁,稍微牺牲了公平性,但获得了高吞吐量。在线程冲突较少的情况下,可以获得和CAS类似的性能;而线程冲突严重的情况下,性能远高于CAS。
Java并发编程总结2——慎用CAS的更多相关文章
- Java并发编程总结2——慎用CAS(转)
一.CAS和synchronized适用场景 1.对于资源竞争较少的情况,使用synchronized同步锁进行线程阻塞和唤醒切换以及用户态内核态间的切换操作额外浪费消耗cpu资源:而CAS基于硬件实 ...
- Java并发编程:什么是CAS?这回总算知道了
无锁的思想 众所周知,Java中对并发控制的最常见方法就是锁,锁能保证同一时刻只能有一个线程访问临界区的资源,从而实现线程安全.然而,锁虽然有效,但采用的是一种悲观的策略.它假设每一次对临界区资源的访 ...
- Java并发编程系列-(3) 原子操作与CAS
3. 原子操作与CAS 3.1 原子操作 所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作:这种操作一旦开始,就一直运行到结束,中间不会有任何context switch,也就是切换到另一个线程. 为了实 ...
- JAVA并发编程: CAS和AQS
版权声明:本文为博主原创文章,转载请注明出处 https://blog.csdn.net/u010862794/article/details/72892300 说起JAVA并发编程,就不得不聊 ...
- Java并发编程入门与高并发面试(三):线程安全性-原子性-CAS(CAS的ABA问题)
摘要:本文介绍线程的安全性,原子性,java.lang.Number包下的类与CAS操作,synchronized锁,和原子性操作各方法间的对比. 线程安全性 线程安全? 线程安全性? 原子性 Ato ...
- 【Java并发编程实战】----- AQS(四):CLH同步队列
在[Java并发编程实战]-–"J.U.C":CLH队列锁提过,AQS里面的CLH队列是CLH同步锁的一种变形.其主要从两方面进行了改造:节点的结构与节点等待机制.在结构上引入了头 ...
- 【Java并发编程实战】-----“J.U.C”:ReentrantReadWriteLock
ReentrantLock实现了标准的互斥操作,也就是说在某一时刻只有有一个线程持有锁.ReentrantLock采用这种独占的保守锁直接,在一定程度上减低了吞吐量.在这种情况下任何的"读/ ...
- Java并发编程:volatile关键字解析
Java并发编程:volatile关键字解析 volatile这个关键字可能很多朋友都听说过,或许也都用过.在Java 5之前,它是一个备受争议的关键字,因为在程序中使用它往往会导致出人意料的结果.在 ...
- JAVA并发编程J.U.C学习总结
前言 学习了一段时间J.U.C,打算做个小结,个人感觉总结还是非常重要,要不然总感觉知识点零零散散的. 有错误也欢迎指正,大家共同进步: 另外,转载请注明链接,写篇文章不容易啊,http://www. ...
随机推荐
- 乘积最大(NOIP2000&NOIP水题测试(2017082301))
题目链接:乘积最大 这道题显然是道区间dp. 难度不是很大. 思路也很清晰. 我们设计一个三维状态. ans[l][r][k] 这里表示在闭区间[l,r]上操作k次的最大值. 操作就是加乘号. 转移也 ...
- 组合数问题(NOIP2016)
题目链接:组合数问题 这道题可以算当年第二简单的. 这里要用到两个技巧: 用杨辉三角递推计算组合数 运用前缀和 有了这两点,这道题就出来了. 我们先运用杨辉三角推出题目范围内所能用到的所有组合数,然后 ...
- 821. Shortest Distance to a Character
class Solution { public: vector<int> shortestToChar(string S, char C) { int len=S.length(); ve ...
- 674. Longest Continuous Increasing Subsequence
static int wing=[]() { std::ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(NULL); ; }(); class Solution { publ ...
- zookeeper 单机集成部署
概述 ZooKeeper是一个分布式的,开放源码的分布式应用程序协调服务,它包含一个简单的原语集,分布式应用程序可以基于它实现同步服务,配置维护和命名服务等,是很多分布式的基础设置,比如dubbo,k ...
- lambda表达式,变量作用域
# lambda表达式 def filter_lt(predidcate,lt): result=[] for elem in lt: if predidcate(elem): result.appe ...
- c# 产生随机数 程序所在路径
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.T ...
- php,ajax上传文件,多文件上传
HTML <!DOCTYPE html> <html> <head lang="en"> <meta charset="UTF- ...
- 绑定弹窗事件最好的方法,原生JS和JQuery方法
使用jQuery ui = { $close: $('.close') , $pop: $('.pop') , $topopBtn: $('.topop-btn') , $popbtnArea: $( ...
- How to resolve "your security settings have blocked an untrusted application from running" in Mac
If you encounter the error "your security settings have blocked an untrusted application from r ...