java的原子类到底是啥?ABA,CAS又是些什么?
1)解决并发不是用锁就能解决吗,那SDK干嘛还要搞个原子类出来?
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锁虽然能解决,但是加锁解锁始终还是对性能是有影响的,并且使用不当可能会造成死锁之类的问题。
2)原子类是怎样使用的,比如说我要实现一个线程安全的累加器?
public class Test {
AtomicLong count =
new AtomicLong(0); // 原子类变量count
void add10K() {
int idx = 0;
while(idx++ < 10000) {
count.getAndIncrement();// 原子操作
}
}
}
3)原子类是无锁的,那他底层是靠什么来实现原子安全的?
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靠硬件。我们的CPU为了解决并发问题,提供了CAS指令,而CPU的指令本身就是原子性的。
4)什么是CAS呢?
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compare and swap ,他主要就看3个参数,A是共享变量的内存地址,B是用于和原地址值比较的,C是我们要更新的值。
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其实就是把原来的共享变量的值取出一份来,然后你要更新的话,得对比一下,当前的值和我取出来保存的这份值是不是相同的,如果是相同的,那就可以修改,不同的话说明被别人修改过了,那你现在就不能更新。
class SimulatedCAS{
int count;
synchronized int cas(
int expect, int newValue){
// 读目前count的值
int curValue = count;
// 比较目前count值是否==期望值
if(curValue == expect){
// 如果是,则更新count的值
count = newValue;
}
// 返回写入前的值
return curValue;
}
}
5)假如我当前的值和我取出来的那份值不一样了,那该怎么办?
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CAS一般带有自旋,所谓自旋也就是循环的意思。当值不同了 ,那就从头来进行:取值来放着--->对比--->相同的话那就更新,不同就从头再来。
class SimulatedCAS{
volatile int count;
// 实现count+=1
addOne(){
do {
newValue = count+1; //①
}while(count !=
cas(count,newValue) //②
}
// 模拟实现CAS,仅用来帮助理解
synchronized int cas(
int expect, int newValue){
// 读目前count的值
int curValue = count;
// 比较目前count值是否==期望值
if(curValue == expect){
// 如果是,则更新count的值
count= newValue;
}
// 返回写入前的值
return curValue;
}
}
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从上面代码我们也可以看出来,完全是没有加锁解锁的操作的,所以CAS这种无锁实现并发的操作性能很好。
6)我们说凡事都有两面性,CAS他就没任何的缺点吗?
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会存在ABA问题,比如之前我取出来了一份值是A,但是在我进行对比之前,其它线程悄悄滴过来 ,把我的共享变量修改为了B,然后又修改成了A。虽然看到的都是A,其实这是被修改过的了。
7)两个数值反正都是相同的,不影响我的更新,那我还在乎ABA干嘛?
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如果我们只是进行数值的原子递增之类的操作,那我们是不需要关心的。但是如果是对象呢,对象就比数值讲究多了,可能 A表面都是 一样的,但是属性是不一样的。
8)怎样解决ABA问题呢?
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在使用 CAS 方案的时候,一定要先 check 一下。
9)前面我们使用原子类 AtomicLong 的 getAndIncrement() 方法替代了count += 1,从而实现了线程安全。原子类 AtomicLong 的 getAndIncrement() 方法内部就是基于 CAS 实现的,那 Java 是如何使用 CAS 来实现原子化的count += 1的?
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Java 1.8 版本中,getAndIncrement() 方法会转调 unsafe.getAndAddLong() 方法。这里 this 和 valueOffset 两个参数可以唯一确定共享变量的内存地址。
final long getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddLong(
this, valueOffset, 1L);
}
10)unsafe.getAndAddLong() 方法的底层源码实现是怎样的?
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该方法首先会在内存中读取共享变量的值
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之后循环调用 compareAndSwapLong() 方法来尝试设置共享变量的值,直到成功为止。
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compareAndSwapLong() 是一个 native 方法,只有当内存中共享变量的值等于 expected 时,才会将共享变量的值更新为 x,并且返回 true;否则返回 fasle。
public final long getAndAddLong(
Object o, long offset, long delta){
long v;
do {
// 读取内存中的值
v = getLongVolatile(o, offset);
} while (!compareAndSwapLong(
o, offset, v, v + delta));
return v;
}
//原子性地将变量更新为x
//条件是内存中的值等于expected
//更新成功则返回true
native boolean compareAndSwapLong(
Object o, long offset,
long expected,
long x);
11)SDK中提供了哪些原子类给我们使用?
使用提示:Java 提供的原子类能够解决一些简单的原子性问题,但是我们所有原子类的方法都是针对一个共享变量的,如果你需要解决多个变量的原子性问题,建议还是使用互斥锁方案。原子类虽好,但使用要非常小心。
posted on 2022-04-02 15:17 Love&Share 阅读(331) 评论(0) 编辑 收藏 举报