深入浅出Java并发包—CAS机制
在JDK1.5之前。Java主要靠synchronized这个关键字保证同步,已解决多线程下的线程不安全问题,但是这会导致锁的发生,会引发一些个性能问题。
锁主要存在一下问题
(1)在多线程竞争下,加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题。
(2)一个线程持有锁会导致其它所有需要此锁的线程挂起。
(3)如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置,引起性能风险。
Volatile是一个不错的选择,但是前面我们已经说了,volatile不能保证原子性,因此同步还是需要用到锁。
也许大家已经听说过,锁分两种,一个叫悲观锁,一种称之为乐观锁。Synchronized就是悲观锁的一种,也称之为独占锁,加了synchronized关键字的代码基本上就只能以单线程的形式去执行了,它会导致其他需要该资源的线程挂起,直到前面的线程执行完毕释放所资源。而另外一种乐观锁是一种更高效的机制,它的原理就是每次不加锁去执行某项操作,如果发生冲突则失败并重试,直到成功为止,其实本质上不算锁,所以很多地方也称之为自旋。
乐观锁用到的主要机制就是CAS。Compare And Swap。
CAS有三个操作数,内存数据v,旧的预期数据A,要修改的数据B。每次进行数据更新时,当且仅当预期值A和内存中的数据V相同时,才将内存中的数据修改为B,否则什么也不做。
使用这种机制编写的算法也叫非阻塞算法,标准定义为一个线程的失败或者挂起不影响其他线程的失败或者挂起的算法。
现在的CPU提供了特殊的指令来自动更新共享数据,而且能检测到其他数据的干扰,因此可以通过compareAndSet来提到锁定。前面我们提到的一些原子类其实就是用的这个原理,如AtomicInteger,我们来看一下它对应的源码。
private volatile int value; public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}
public final int getAndAdd(int delta) {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + delta;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
}
这里很显然采取了CAS的机制,每次从内存中读取数据都需要和+1后的数据进行一次CAS操作,如果成功返回结果,否则就失败重试,直到重试成功为止!
但是方法compareAndSet却是利用JNI来完成CPU指令的操作。
我们来看一下对应的源码
// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe(); public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
整个过程就是这样子的,利用CPU的CAS机制,同时借助JNI来完成Java的非阻塞算法。基本上Java中的原子类都是使用类似的机制来保证数据的原子操作的。
尽管CAS机制使得我们可以不依赖同步,不影响和挂起其他线程实现原子性操作,能大大提升运行时的性能,但是会导致一个ABA的问题。如线程一和线程二都取出了主存中的数据为A,这时候线程二将数据修改为B,然后又修改为A,此时线程一再次去进行compareAndSet的时候仍然能够匹配成功,而实际对的数据已经发生了变更了,只不过发生了2次变化将对应的值修改为原始的数据了,并不代表实际数据没有发生变化。这时候前面提到的原子操作AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference就很有用了。这允许一对变化的元素进行原子操作。
后续我们将继续探讨一下锁机制的实现,Java并发包中的锁是如何保证操作正确性的同时又大幅提升性能的。
深入浅出Java并发包—CAS机制的更多相关文章
- 深入浅出Java并发包—锁机制(二)
接上文<深入浅出Java并发包—锁机制(一) > 2.Sync.FairSync.TryAcquire(公平锁) 我们直接来看代码 protected final boolean tr ...
- 深入浅出Java并发包—锁机制(三)
接上文<深入浅出Java并发包—锁机制(二)> 由锁衍生的下一个对象是条件变量,这个对象的存在很大程度上是为了解决Object.wait/notify/notifyAll难以使用的问题. ...
- 深入浅出Java并发包—锁机制(一)
前面我们看到了Lock和synchronized都能正常的保证数据的一致性(上文例子中执行的结果都是20000000),也看到了Lock的优势,那究竟他们是什么原理来保障的呢?今天我们就来探讨下Jav ...
- 深入浅出Java并发包—CountDownLauch原理分析 (转载)
转载地址:http://yhjhappy234.blog.163.com/blog/static/3163283220135875759265/ CountDownLauch是Java并发包中的一个同 ...
- 深入浅出Java并发包—锁(Lock)VS同步(synchronized)
今天我们来探讨一下Java中的锁机制.前面我们提到,在JDK1.5之前只能通过synchronized关键字来实现同步,这个前面我们已经提到是属于独占锁,性能并不高,因此JDK1.5之后开始借助JNI ...
- 深入浅出Java并发包—指令重排序
前面大致提到了JDK中的一些个原子类,也提到原子类是并发的基础,更提到所谓的线程安全,其实这些类或者并发包中的这么一些类,都是为了保证系统在运行时是线程安全的,那到底怎么样才算是线程安全呢? Java ...
- 深入浅出 Java Concurrency (15): 锁机制 part 10 锁的一些其它问题
主要谈谈锁的性能以及其它一些理论知识,内容主要的出处是<Java Concurrency in Practice>,结合自己的理解和实际应用对锁机制进行一个小小的总结. 首先需要强调的 ...
- 深入浅出 Java Concurrency (7): 锁机制 part 2 AQS
在理解J.U.C原理以及锁机制之前,我们来介绍J.U.C框架最核心也是最复杂的一个基础类:java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer ...
- 深入浅出 Java Concurrency (15): 锁机制 part 10 锁的一些其它问题[转]
主要谈谈锁的性能以及其它一些理论知识,内容主要的出处是<Java Concurrency in Practice>,结合自己的理解和实际应用对锁机制进行一个小小的总结. 首先需要强调的一点 ...
随机推荐
- HTML5 INPUT新增属性
HTML5的input标签新增了很多属性,也是让大家非常兴奋的一件事,用简单的一个属性搞定以前复杂的JS验证.input新增的这些属性,使得html和js的分工更明确了,使用起来十分舒畅.我们先看下i ...
- Java IO流详尽解析
流的概念和作用 学习Java IO,不得不提到的就是JavaIO流. 流是一组有顺序的,有起点和终点的字节集合,是对数据传输的总称或抽象.即数据在两设备间的传输称为流,流的本质是数据传输,根据数据传输 ...
- DML,DDL,DCL,DQL的区别
DML 英文缩写 DML = Data Manipulation Language,数据操纵语言,命令使用户能够查询数据库以及操作已有数据库中的数据的计算机语言.具体是指是UPDATE更新.INS ...
- Dataguard之redo传输服务
一.Data Guard架构 整个Data Guard体系就是围绕三个关键点展开: 日志发送(Redo Send) 日志接收(Redo Receive) 日志应用(Redo Apply) 二.日志发送 ...
- posix 消息队列
注意 在涉及到posix消息的函数时, gcc 编译时要加-lrt参数, 如 gcc -lrt unpipc.c mqpack.c send.c -o send gcc -lrt unpipc.c m ...
- css 动画效果
要搞就搞明白,一知半解时停止研究 损失最大 css3意义: CSS3 动画 通过 CSS3,我们能够创建动画,这可以在许多网页中取代动画图片.Flash 动画以及 JavaScript. 重点 ...
- (菜鸟要飞系列)一,基于Asp.Net MVC5的后台管理系统(前言)
今天真是个郁闷的日子,因为老师两个星期前给我的一个任务,用递归算法将Oracle数据库中用户信息及权限显示在jquery-treeView上,网上虽然有大神写出了这类算法,但是不贴全部代码,真的很难跟 ...
- Animations--动画基础
基础动画 //1.在0.5s内,将_field.alpha 的数值变为1.0 [UIView animateWithDuration:0.5 animations:^{ _field.alpha = ...
- 对象图 Object Diagram
一.用一张图来介绍一下对象图的基本内容 二.对象图与类图的基本区别 三.对象图实例
- cocos2dx中的动作
CCAction是cocos2dx中专门用来处理动作相关的类,几乎所有的与动作相关的类都是从它派生而来的.而CCAction继承自CCObject class CCFiniteTimeAction : ...