java并发编程的艺术(4)CAS笔记

简介: java并发编程的艺术(4)CAS笔记

CAS(Compare And Swap )


在java里面的锁,我们经常会谈起一些乐观锁和悲观锁。


其实两者的区别主要就在于对数据加锁的时候是采取乐观的策略还是悲观的策略罢了。

但是由于每一次加锁的时候,实际上都会在访问共享资源时发生冲突,线程需要进行等待锁的解开。而cas技术主要是一种无锁的机制,采用cas技术可以保证线程之间的安全性。


在常说的cas里面有我们常说的几个关键概念:


执行函数:CAS(V,E,N)


V我们要进行更新的变量

E表示预期值

N表示新值


这三个要点构成了整个CAS的运作流程:


当我们要进行更新的时候,如果V==E则表示当前值可以修改,没有被其他的线程篡改,将N赋值为V。如果是发现V!=E的话,说明再次过程中成功有其他线程对原来的值进行了修改。那么就会发生重新读取该值进行修改。


Unsafe类


这个类是java里面比较少有人所知道的一个类,因为里面的方法大多都是native修饰的函数,主要是提供类似于C的指针那样进行内存操作的功能。例如其中的


allocateMemory,reallocateMemory,


freeMemory,setMemory,getAddress这些都是我们用于设置和获取内存地址的函

数接口。


当然也可以指定内存进行赋值操作:putLong


指定内存获取数值操作:getLong


Unsafe里面和cas相关的一些函数接口主要为以下几个:


第一个参数o为给定对象,offset为对象内存的偏移量,通过这个偏移量迅速定位字段并设置或获取该字段的值,


expected表示期望值,x表示要设置的值,下面3个方法都通过CAS原子指令执行操作。


public final native boolean compareAndSwapObject(Object o, long offset,Object expected, Object x);                                                                                                  
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,int expected,int x);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset,long expected,long x);
复制代码


那么除了以上三种类型之外,其他的数据类型可以通过类型转换来进行cas操作,因此核心部分还是上述的这三种方案。


incrementAndGet的源码分析:


public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
   return var5;
}
复制代码


jdk8之后的compareAndSwapInt主要是采用了while循环的方式,不断的进行预期值循环判断。


cas里面解决aba问题的方案策略:


什么是aba问题?


假设有两个线程T1、T2,同时操作队形O:


  • T1读取数据得到A, 此时T1被挂起,T2执行。
  • T2 读取数据也是A,并且执行,将其修改为B
  • T2 继续操作,在此以同样的操作将B又改为A
  • 此时T2被挂起,T1继续执行
  • T1 获取到数据此时还是A(修改过之后)
  • T1 继续将数据修改。


虽然从结果上看,并没有问题但是从过程上看并不是预期的,并且是存在安全隐患的。

为了解决ABA问题,jdk里面提供了两种原子类,分别是AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference。通过在操控对象的时候,添加相应的时间戳或者版本号来进行辨别。


核心的源码主要是采用一个Pair的结构类。


**AtomicStampedReference中的Pair:**
     private static class Pair<T> {
            final T reference;
            final int stamp;
            private Pair(T reference, int stamp) {
                this.reference = reference;
                this.stamp = stamp;
            }
            static <T> Pair<T> of(T reference, int stamp) {
                return new Pair<T>(reference, stamp);
            }
        }
**AtomicMarkableReference中的Pair**
       private static class Pair<T> {
            final T reference;
            final boolean mark;
            private Pair(T reference, boolean mark) {
                this.reference = reference;
                this.mark = mark;
            }
            static <T> Pair<T> of(T reference, boolean mark) {
                return new Pair<T>(reference, mark);
            }
        }
复制代码


总结来说,ABA问题的解决思路就是通过采用添加一个时间戳或者版本号方式来进行判断。锁每次在执行数据的修改操作时,都会带上一个版本号,一旦版本号和数据的版本号一致就可以执行修改操作并对版本号执行+1操作,否则就执行失败。


参考博文:blog.csdn.net/crazyhsf/ar…

目录
相关文章
|
1月前
|
Java
如何在Java中进行多线程编程
Java多线程编程常用方式包括:继承Thread类、实现Runnable接口、Callable接口(可返回结果)及使用线程池。推荐线程池以提升性能,避免频繁创建线程。结合同步与通信机制,可有效管理并发任务。
146 6
|
1月前
|
IDE Java 编译器
java编程最基础学习
Java入门需掌握:环境搭建、基础语法、面向对象、数组集合与异常处理。通过实践编写简单程序,逐步深入学习,打牢编程基础。
190 0
|
2月前
|
SQL Java 数据库
2025 年 Java 从零基础小白到编程高手的详细学习路线攻略
2025年Java学习路线涵盖基础语法、面向对象、数据库、JavaWeb、Spring全家桶、分布式、云原生与高并发技术,结合实战项目与源码分析,助力零基础学员系统掌握Java开发技能,从入门到精通,全面提升竞争力,顺利进阶编程高手。
550 1
|
1月前
|
安全 前端开发 Java
从反射到方法句柄:深入探索Java动态编程的终极解决方案
从反射到方法句柄,Java 动态编程不断演进。方法句柄以强类型、低开销、易优化的特性,解决反射性能差、类型弱、安全性低等问题,结合 `invokedynamic` 成为支撑 Lambda 与动态语言的终极方案。
145 0
|
3月前
|
安全 Java 数据库连接
2025 年最新 Java 学习路线图含实操指南助你高效入门 Java 编程掌握核心技能
2025年最新Java学习路线图,涵盖基础环境搭建、核心特性(如密封类、虚拟线程)、模块化开发、响应式编程、主流框架(Spring Boot 3、Spring Security 6)、数据库操作(JPA + Hibernate 6)及微服务实战,助你掌握企业级开发技能。
572 3
|
2月前
|
Java 开发者
Java并发编程:CountDownLatch实战解析
Java并发编程:CountDownLatch实战解析
437 100
|
2月前
|
算法 Java
Java多线程编程:实现线程间数据共享机制
以上就是Java中几种主要处理多线程序列化资源以及协调各自独立运行但需相互配合以完成任务threads 的技术手段与策略。正确应用上述技术将大大增强你程序稳定性与效率同时也降低bug出现率因此深刻理解每项技术背后理论至关重要.
220 16
|
2月前
|
NoSQL Java 关系型数据库
超全 Java 学习路线,帮你系统掌握编程的超详细 Java 学习路线
本文为超全Java学习路线,涵盖基础语法、面向对象编程、数据结构与算法、多线程、JVM原理、主流框架(如Spring Boot)、数据库(MySQL、Redis)及项目实战等内容,助力从零基础到企业级开发高手的进阶之路。
282 1
|
3月前
|
安全 算法 Java
Java泛型编程:类型安全与擦除机制
Java泛型详解:从基础语法到类型擦除机制,深入解析通配符与PECS原则,探讨运行时类型获取技巧及最佳实践,助你掌握泛型精髓,写出更安全、灵活的代码。
|
3月前
|
安全 Java Shell
Java模块化编程(JPMS)简介与实践
本文全面解析Java 9模块化系统(JPMS),帮助开发者解决JAR地狱、类路径冲突等常见问题,提升代码的封装性、性能与可维护性。内容涵盖模块化核心概念、module-info语法、模块声明、实战迁移、多模块项目构建、高级特性及最佳实践,同时提供常见问题和面试高频题解析,助你掌握Java模块化编程精髓,打造更健壮的应用。
下一篇
oss云网关配置