JAVA多线程的共享数据操作
来源:互联网 发布:哪个漫画软件日漫最全 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 06:00
原文地址:http://blog.csdn.net/kkdelta/article/details/19036161
近来关于并发算法的研究主要焦点是无锁算法(nonblockingalgorithms),这些无锁算法使用低层原子化
的机器指令,例如使用compare-and-swap(CAS)代替锁保证并发情况下数据的完整性。无锁算法广泛应用于操作系统与JVM中,比如线程和进程的调度、垃圾收集、实现锁和其他并发数据结构。
在 Java 语言中,协调对共享字段访问的传统方法是使用同步.
弊端是如果锁定竞争太厉害(线程常常在其他线程具有锁定时要求获得该锁定),会损害吞吐量,
因为竞争的同步非常昂贵。在竞争激烈时,这将大大损害性能,因为JVM用了更多的时间来调度线程,
管理竞争和等待线程队列,而实际工作(如增加计数器)的时间却很少。
使用volatile变量来以比同步更低的成本存储共享变量,但它们有局限性。
volatile变量表示变量在被修改后会被立即写回主存,不会被缓存在寄存器或者对其它处理器隐藏的地方。
读一个volatile变量时,也会从主存中读,不会从读线程的缓存读,所以,总会返回最新值。
如果想通过volatile保证共享数据的正确性,必须保证只有一个线程写,多个线程读。
这意味着volatile变量无法用来可靠地实现互斥(互斥锁定)或计数器。
如果有更细粒度的机制来可靠管理对单独变量的并发更新,则会更好一些;在大多数现代处理器都有这种机制。
现在的处理器(包括 Intel 和 Sparc 处理器)使用的最通用的方法是实现名为“比较并交换(Compare And Swap)”或 CAS 的原语.
CAS 操作包含三个操作数—— 内存位置(V)、预期原值(A)和新值(B)。
如果内存位置的值与预期原值相匹配,那么处理器会自动将该位置值更新为新值。否则,处理器不做任何操作.
CAS 的价值是它可以在硬件中实现,并且是极轻量级的(在大多数处理器中).
类似于 CAS的指令允许算法执行读-修改-写操作,而无需害怕其他线程同时修改变量,
因为如果其他线程修改变量,那么 CAS 会检测它(并失败),算法可以对该操作重新计算.
java.util.concurrent.atomic包中提供的原子变量类通常提供下面的方法进行比较并交换操作。
public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
例如,如果有 10 个线程,每个线程都执行一次操作,最坏的情况下,每个线程将必须重试最多九次,才能完成)
java.util.concurrent.atomic包中提供的原子变量类提供了比较并设置的原语操作。这些原语使用了运行平台上
提供的并发访问的硬件原语机制,(比较并交换,加载链接/条件存储,最坏的情况下是旋转锁)来实现的。
JDK中AtomicInteger原子类自增长的方法如下:使用了比较并交换的机制。
public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}
开发人员可以直接将原子变量用作共享计数器、序号生成器和其他独立共享变量的高性能替代,
否则必须通过同步保护这些变量。
java.util.concurrent中的类就是基于java.util.concurrent.atomic中的这些原子类构建,
提供比以前多线程执行相似功能的类更显著的可伸缩性优点
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