JAVA并发编程学习笔记之CAS操作
来源:互联网 发布:php恶意代码检测工具 编辑:程序博客网 时间:2024/05/20 07:34
CAS操作
CAS是单词compare and set的缩写,意思是指在set之前先比较该值有没有变化,只有在没变的情况下才对其赋值。
我们常常做这样的操作
- if(a==b) {
- a++;
- }
- int expect = a;
- if(a.compareAndSet(expect,a+1)) {
- doSomeThing1();
- } else {
- doSomeThing2();
- }
按照上面的写法,a!=expect之后,a++就不会被执行,如果我们还是想执行a++操作怎么办,没关系,可以采用while循环
- while(true) {
- int expect = a;
- if (a.compareAndSet(expect, a + 1)) {
- doSomeThing1();
- return;
- } else {
- doSomeThing2();
- }
- }
采用上面的写法,在没有锁的情况下实现了a++操作,这实际上是一种非阻塞算法。
应用
java.util.concurrent.atomic包中几乎大部分类都采用了CAS操作,以AtomicInteger为例,看看它几个主要方法的实现:
- public final int getAndSet(int newValue) {
- for (;;) {
- int current = get();
- if (compareAndSet(current, newValue))
- return current;
- }
- }
- public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
- return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
- }
- public final int getAndIncrement() {
- for (;;) {
- int current = get();
- int next = current + 1;
- if (compareAndSet(current, next))
- return current;
- }
- }
- public final int incrementAndGet() {
- for (;;) {
- int current = get();
- int next = current + 1;
- if (compareAndSet(current, next))
- return next;
- }
- }
此外,java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue类全是采用的非阻塞算法,里面没有使用任何锁,全是基于CAS操作实现的。CAS操作可以说是JAVA并发框架的基础,整个框架的设计都是基于CAS操作的。
缺点:
1、ABA问题
CAS操作容易导致ABA问题,也就是在做a++之间,a可能被多个线程修改过了,只不过回到了最初的值,这时CAS会认为a的值没有变。a在外面逛了一圈回来,你能保证它没有做任何坏事,不能!!也许它讨闲,把b的值减了一下,把c的值加了一下等等,更有甚者如果a是一个对象,这个对象有可能是新创建出来的,a是一个引用呢情况又如何,所以这里面还是存在着很多问题的,解决ABA问题的方法有很多,可以考虑增加一个修改计数,只有修改计数不变的且a值不变的情况下才做a++,也可以考虑引入版本号,当版本号相同时才做a++操作等,这和事务原子性处理有点类似!
2、比较花费CPU资源,即使没有任何争用也会做一些无用功。
3、会增加程序测试的复杂度,稍不注意就会出现问题。
总结:
可以用CAS在无锁的情况下实现原子操作,但要明确应用场合,非常简单的操作且又不想引入锁可以考虑使用CAS操作,当想要非阻塞地完成某一操作也可以考虑CAS。不推荐在复杂操作中引入CAS,会使程序可读性变差,且难以测试,同时会出现ABA问题。
参考资料:
CAS ABA
来源:http://blog.csdn.net/aesop_wubo/article/details/7537960
关于ABA问题,可以通过参考AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference来解决
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