【Java|多线程与高并发】CAS以及ABA问题

简介: CAS(Compare and Swap,“比较和交换”)是一种并发编程中常用的原子操作,用于解决多线程环境下的数据竞争和并发访问问题。

1. 什么是CAS

CAS(Compare and Swap,“比较和交换”)是一种并发编程中常用的原子操作,用于解决多线程环境下的数据竞争和并发访问问题。


CAS操作包含三个操作数:内存位置(通常是一个共享变量)、预期值和新值。它的执行过程如下:


1.读取内存位置的当前值。

2.比较当前值与预期值是否相等。

3.如果相等,则将内存位置的值更新为新值。

4.如果不相等,则说明有其他线程已经修改了内存位置的值,CAS操作失败。

CAS操作是由一条CPU指令,原子的完成的,是线程安全的且效率很高


使用场景:


1.实现原子类

2.实现自旋锁

原子类是为了解决多线程环境下的竞态条件(Race Condition)和数据不一致的问题。在多线程环境下,如果多个线程同时对一个共享变量进行读取和写入操作,可能会导致数据的不一致性,从而产生错误的结果。


自旋锁(Spinlock)是一种用于多线程同步的锁机制。它与传统的互斥锁(Mutex)不同,互斥锁在获取锁时,如果锁已经被其他线程占用,会将当前线程置于休眠状态,直到锁被释放。而自旋锁则是在获取锁时,如果锁已经被其他线程占用,当前线程会一直循环(自旋)等待,直到锁被释放


2. ABA问题

ABA问题指的是,在CAS操作期间,共享变量的值从A变为B,然后再从B又变回A,最后进行CAS操作的线程可能会错误地认为共享变量的值没有发生变化,从而导致操作的不正确。


如图所示:

22f1a44faa8844df989e3468df93940a.png



正常情况下,即使是创建了两个线程去进行CAS操作修改余额,但第二个去执行CAS的线程会执行失败.并不会影响结果.

但在特殊情况中,因为CAS并不知道张三的余额到底是修改前的,还是修改后又变回来的. 因此张三就取了一次钱,但却被扣了两次余额. 这就是ABA带来的问题


3. ABA问题的解决

解决ABA问题的一种常见方法是使用带有版本号的CAS操作,也称为带有标记的CAS(CAS with Tag)。在这种方法中,除了共享变量的值外,还会维护一个版本号或标记。每次进行CAS操作时,不仅比较共享变量的值,还要比较版本号。如果共享变量的值和版本号都匹配,才执行CAS操作。


通过使用带有标记的CAS操作,可以避免ABA问题的发生。每次共享变量的值发生变化时,都会更新版本号,即使值从B又回到A,版本号也会发生变化,从而保证CAS操作的正确性。


感谢你的观看!希望这篇文章能帮到你!

专栏: 《从零开始的Java学习之旅》在不断更新中,欢迎订阅!

“愿与君共勉,携手共进!”

a0c1a59196a64cabbff4f5983a0a4928.gif


相关文章
|
5月前
|
数据采集 存储 弹性计算
高并发Java爬虫的瓶颈分析与动态线程优化方案
高并发Java爬虫的瓶颈分析与动态线程优化方案
|
8月前
|
缓存 监控 Cloud Native
Java Solon v3.2.0 高并发与低内存实战指南之解决方案优化
本文深入解析了Java Solon v3.2.0框架的实战应用,聚焦高并发与低内存消耗场景。通过响应式编程、云原生支持、内存优化等特性,结合API网关、数据库操作及分布式缓存实例,展示其在秒杀系统中的性能优势。文章还提供了Docker部署、监控方案及实际效果数据,助力开发者构建高效稳定的应用系统。代码示例详尽,适合希望提升系统性能的Java开发者参考。
463 4
Java Solon v3.2.0 高并发与低内存实战指南之解决方案优化
|
7月前
|
缓存 NoSQL Java
Java 项目实操高并发电商系统核心模块实现从基础到进阶的长尾技术要点详解 Java 项目实操
本项目实战实现高并发电商系统核心模块,涵盖商品、订单与库存服务。采用Spring Boot 3、Redis 7、RabbitMQ等最新技术栈,通过秒杀场景解决库存超卖、限流熔断及分布式事务难题。结合多级缓存优化查询性能,提升系统稳定性与吞吐能力,适用于Java微服务开发进阶学习。
302 0
|
9月前
|
安全 Java 程序员
【高薪程序员必看】万字长文拆解Java并发编程!(6-2):从CAS无锁机制到Atomic原子类实战指南
🌟 ​🌟今天给大家带来的是 ​💻⚡在这篇文章中,我们将一起探索:🔹 ​的底层原理,它是如何通过 ​实现无锁并发的?🔹 ​的终极对决,为什么高并发场景下CAS性能更优?🔹 ​的陷阱与解决方案——和实战演示!🔹 ​​(LongAdder等)的使用场景与性能对比🔹 危险的 ​黑魔法:为什么阿里禁止使用却又是并发库的基石?无论你是:✅ ​​(BATJ高频考点)✅ ​​(如何设计百万级计数器)✅ ​​(从Java代码到CPU指令的全链路分析)这篇文章都会让你收获满满!✨。
132 0
|
9月前
|
安全 Java 程序员
【高薪程序员必看】万字长文拆解Java并发编程!(6-1):从CAS无锁机制到Atomic原子类实战指南
🌟 ​🌟今天给大家带来的是 ​💻⚡在这篇文章中,我们将一起探索:🔹 ​的底层原理,它是如何通过 ​实现无锁并发的?🔹 ​的终极对决,为什么高并发场景下CAS性能更优?🔹 ​的陷阱与解决方案——和实战演示!🔹 ​​(LongAdder等)的使用场景与性能对比🔹 危险的 ​黑魔法:为什么阿里禁止使用却又是并发库的基石?无论你是:✅ ​​(BATJ高频考点)✅ ​​(如何设计百万级计数器)✅ ​​(从Java代码到CPU指令的全链路分析)这篇文章都会让你收获满满!✨。
141 0
|
安全 算法 Java
Java CAS原理和应用场景大揭秘:你掌握了吗?
CAS(Compare and Swap)是一种乐观锁机制,通过硬件指令实现原子操作,确保多线程环境下对共享变量的安全访问。它避免了传统互斥锁的性能开销和线程阻塞问题。CAS操作包含三个步骤:获取期望值、比较当前值与期望值是否相等、若相等则更新为新值。CAS广泛应用于高并发场景,如数据库事务、分布式锁、无锁数据结构等,但需注意ABA问题。Java中常用`java.util.concurrent.atomic`包下的类支持CAS操作。
567 2
|
缓存 监控 Java
Java 线程池在高并发场景下有哪些优势和潜在问题?
Java 线程池在高并发场景下有哪些优势和潜在问题?
294 2
|
设计模式 缓存 Java
Java高并发处理机制
Java高并发处理机制
161 1
|
消息中间件 前端开发 Java
java高并发场景RabbitMQ的使用
java高并发场景RabbitMQ的使用
460 0

热门文章

最新文章