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CAS 原子操作

CAS(Compare And Swap):   我们先要学习的是并发编程中的CAS,也就是原子操作   那么,什么是原子操作?如何实现原子操作? 什么是原子操作:   原子,也是最小单位,是一个不可再分割的单位,不可被中断的一个或者一系列操作   CAS是以一种无锁的方式实现并发控制,在实际情况下,同时操作一个对象的概率非常小,所以多数加锁操作做的基本是无用功   CAS以一种乐观锁的方式实现并发控制 如何实现原子操作:   Java可以通过锁和循环CAS的方式实现原子操作 为什么要有CAS:    CAS就是比较并且替换的一个原子操作,在CPU的指令级别上进行保证 ,其他线程必须等待已经获得锁的线程运行完车之后才能获取锁,这样就会占用系统大量资源 CAS原理:   从CPU指令级别保证这是一个原子操作 CAS包含哪些参数:   三个运算符:     一个内存地址V 只能保证一个共享变量的原子操作     当对一个共享变量执行操作时,我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作,但是对多个共享变量操作时,循环CAS就无法保证操作原子性,这个时候就可以用锁,或者有一个取巧的办法

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原子操作

原子操作类   原子性这个概念,在多线程编程里是一个老生常谈的问题。 所谓的原子性表示一个或者多个操作,要么全部执行完, 要么一个也不执行。不能出现成功一部分失败一部分的情 况。 通过两个线程并行操作之后可能 i 的值不等于 3。而可能等 于 2。因为 A 和 B 在更新变量 i 的时候拿到的 i 可能都是 1 这就是一个典型的原子性问题。    多线程里面,要实现原子性,有几 种方法,其中一种就是加 Synchronized 同步锁。 而从 JDK1.5 开始,在 J.U.C 包中提供了 Atomic 包,提供了 对于常用数据结构的原子操作。 J.U.C 中的原子操作类   由于变量类型的关系,在 J.U.C 中提供了 12 个原子操作的 类。这 12 个类可以分为四大类。 1. 所以我们可以很快就分析 完它的实现原理,当然除了刚刚分析的这两个方法之外, 还有其他的一些 比 如 它 提 供 了 compareAndSet , 允 许 客 户 端 基 于 AtomicInteger 来实现乐观锁的操作

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    CAS 原子操作

    CAS(Compare And Swap):   我们先要学习的是并发编程中的CAS,也就是原子操作   那么,什么是原子操作?如何实现原子操作? 什么是原子操作:   原子,也是最小单位,是一个不可再分割的单位,不可被中断的一个或者一系列操作   CAS是以一种无锁的方式实现并发控制,在实际情况下,同时操作一个对象的概率非常小,所以多数加锁操作做的基本是无用功   CAS以一种乐观锁的方式实现并发控制 如何实现原子操作:   Java可以通过锁和循环CAS的方式实现原子操作 为什么要有CAS:   CAS就是比较并且替换的一个原子操作,在CPU的指令级别上进行保证 ,其他线程必须等待已经获得锁的线程运行完车之后才能获取锁,这样就会占用系统大量资源 CAS原理:   从CPU指令级别保证这是一个原子操作 CAS包含哪些参数: 三个运算符:     一个内存地址V 只能保证一个共享变量的原子操作 当对一个共享变量执行操作时,我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作,但是对多个共享变量操作时,循环CAS就无法保证操作原子性,这个时候就可以用锁,或者有一个取巧的办法

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    并发基础之原子操作原子变量

    既然错误是因为++不是一个原子操作而导致的,那么我们想办法使其成为原子操作就可以了,因此我们可以: 加锁; 使用原子变量。 来解决上述问题。 要想找到答案,就得分析原子变量提供的原子操作是怎么实现的。 下面我们首先来看Java中的实现,然后分析gcc的实现。 我们再来看一下gcc是怎么实现的原子操作。 高版本的gcc提供了一系列原子操作函数,比如__sync_fetch_and_add函数实现了原子的从内存中读取一个值,然后执行加法操作,最后把结果写入内存。 最后简单的总结一下Java以及gcc对原子变量的实现:Java中用的是循环使用CAS操作实现的原子变量的原子操作,而gcc使用的是xadd指令,可以看出gcc的实现方式更加简洁,应该也更高效,另外,go

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    原子操作 CAS CompareAndSwap

    AtomicInteger实现CAS 使用AtomicInteger、AtomicBoolean等原子操作类可以完成原子操作。 底层原子操作:Unsafe类 参考Unsafe类 Unsafe涉及底层硬件级别的原子操作,其函数大多是native的,如下: // Unsafe.java public final native boolean 我们只需要知道,它是原子操作的底层实现即可。 也就是说,在每个用到CAS操作的整形值的地方,都需要维护一个AtomicInteger对象,也就是占用4+8=12字节。 而这两个函数是基于refCntUpdater对refCnt的CAS操作

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    Java的原子操作

    0 相关源码 1 竞态条件与临界区 多个线程访问了相同的资源,向这些资源做了写操作时,对执行顺序有要求。 1 原子操作的定义 原子操作可以是一个步骤,也可以是多个操作步骤,但是其顺序不可以被打乱,也不可以被切割而只执行其中的一部分(不可中断性)。 将整个操作视作一个整体,资源在该次操作中保持一致,这是原子性的核心特征。 存在竞态条件,线程不安全,需要转变为原子操作才能安全。 方式:循环CAS、锁; 上例只是针对一个变量的原子操作改进,我们也可以实现更大逻辑的原子操作。 推荐阅读 Java的CAS乐观锁原理解析

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    C++11原子类型与原子操作

    1.认识原子操作 原子操作就是在多线程程序中“最小的且不可并行化的”操作,意味着多个线程访问同一个资源时,有且仅有一个线程能对资源进行操作。 C++11通过引入原子类型帮助开发者轻松实现原子操作。 使用C++11提供的原子类型与多线程标准接口,简洁地实现了多线程对临界资源的原子操作。 ,原子类型能够实现原子操作是因为C++11对原子类型的操作进行了抽象,定义了统一的接口,并要求编译器产生平台相关的原子操作的具体实现。 ---- 参考文献 [1]《深入理解C++11》笔记-原子类型和原子操作 [2]深入理解C++11[M].6.3原子类型与原子操作.P196-P214

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    Linux编程--文件原子操作

    当多个进程同时访问一个文件的时候,普通的write/read在执行的时候,无法保证操作原子性,可能会导致文件被污染,达不到预期的结果。 任何一个需要多个函数调用的操作都不可能是原子操作,因为在两个函数调用间,内核可能会将进程挂起执行另外的进程。 其余的参数与read无异。 PS: pread是无法中断的原子操作,无法中断它的定位和读取操作 pread读取过后的文件偏移量不会发生改变 同理pwrite也是一样的 而在文件创建的时候也是一样的,当需要做文件创建同步的时候,

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    C语言的原子操作

    gcc支持如下原子操作: #if (GCC_VERSION >= 40100) /* 内存访问栅 */ #define barrier() (__sync_synchronize ()) /* 原子获取 */ #define AO_GET(ptr) ({ __typeof__(*(ptr)) volatile *_val = (ptr); barrier true : false) /* 原子清零 */ #define AO_CLEAR(ptr) ((void)__sync_lock_release((ptr))) /* 通过值与旧值进行算术与位操作 AO_XOR_F(ptr, value) ((__typeof__(*(ptr)))__sync_xor_and_fetch((ptr), (value))) /* 通过值与旧值进行算术与位操作 #endif /* if (GCC_VERSION >= 40100) */ /* 忽略返回值,算术和位操作 */ #define AO_INC(ptr) ((void

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    线程安全之原子操作

    线程安全之原子操作 原子操作 原子性就是指该操作是不可再分的。不论是多核还是单核,具有原子性的量,同一时刻只能有一个线程来对它进行操作原子操作可以是一个步骤,也可以是多个步骤,但是其顺序不可以被打乱,也不可以被切割而只执行其中的一部分(不可中断性)。 将操作视作一个整体,资源在该次操作中保持一致,这是原子性的核心特征。 首先我们来看一个非原子操作的示例: public class Counter { volatile int i = 0; public void increament() { i++; } } 测试代码 lock = new ReentrantLock(); public void increament() { lock.lock(); i++; lock.unlock(); } } 通过JDK提供的原子操作的 如果操作长时间不成功,会带来很大的CPU资源消耗 仅针对单个变量的操作,不能用于多个变量来实现原子操作 ABA问题ABA问题 ?

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    ++i 是原子操作吗?

    note.GNU-stack,"",@progbits 这三行是 ++i 的汇编结果: movl $1, -4(%rbp) addl $1, -4(%rbp) movl $0, %eax 所以 ++i 不是原子操作

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    CAS乐观锁(原子操作

    IDEA 注册码,2020.2 IDEA 激活码 CAS乐观锁(原子操作) 锁主要分为两种:乐观锁和悲观锁,而 synchronized 就属于一种悲观锁,每次在操作数据前都会加锁。 注意 Unsafe 类中的所有方法都是 native 修饰的,也就是说 Unsafe 类中的方法都直接调用操作系统底层资源执行相应任务。这种操作时不可分割的,具有原子性。 **valueOffset 参数:**表示变量值在内存中的偏移地址,因为 Unsafe 就是根据内存偏移地址获取数据的。 【2】**只能保证一个共享变量的原子操作:**只能保证一个共享变量的原子操作。 当对一个共享变量执行操作时,我们可以使用循环 CAS 的方式来保证原子操作,但是对多个共享变量操作时,循环 CAS 就无法保证操作原子性,这个时候就可以用锁,或者有一个取巧的办法,就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作

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    Concurrent——Atomic原子操作

    利用CAS思想,比较current和当前数值是否相等,如果相等,则更新,如果不相等,则重复上述操作。 current, next)) return current; //返回当前值 } } 可以看出,通过compareAndSet方法,保证原子操作 java有8个基本类型,而这里只有3个,那么其他5个如果也想原子操作呢?其实可以参考AtomicBoolean的实现,它先将boolean类型值转换成int。 原子引用类型 3个原子引用类型,参加图中黄色框中的类。 AtomicReference:原子引用类型 AtomicStampedReference:原子带有版本号的引用类型 AtomicMarkableReference:原子带有标记位的引用类型 原子字段类

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    golang 系列:atomic 原子操作

    sync/atomic 介绍 当我们想要对某个变量并发安全的修改,除了使用官方提供的 mutex,还可以使用 sync/atomic 包的原子操作,它能够保证对变量的读取或修改期间不被其他的协程所影响。 atomic 包的原子操作是通过 CPU 指令,也就是在硬件层次去实现的,性能较好,不需要像 mutex 那样记录很多状态。 sync/atomic 操作 atomic 包有几种原子操作,主要是 Add、CompareAndSwap、Load、Store、Swap。 Add atomic 的 Add 是针对 int 和 uint 进行原子加值的: func AddInt32(addr *int32, delta int32) (new int32) func AddUint32 ,就有原子修改值,前面提到过的 Add 只适用于 int、uint 类型的增减,并没有其他类型的修改,而 Sotre 方法通过 unsafe.Pointer 指针原子修改,来达到了对其他类型的修改。

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    Java原子操作原理剖析

    一旦检测到冲突就重试当前操作直到成功为止。 ◆ CAS算法 ◆ CAS机制中使用了3个基本操作数CAS(V,E,N):V表示要更新的变量,E表示预期值,N表示新值。 它JVM为我们提供了一个访问操作系统的后门,unsafe为我们提供了硬件级别的原子操作。 而unsafe的getAndAddInt方法顾名思义就是使用操作系统的原子操作来为我们实现当前的的++操作并把旧值返回回来。 不能保证代码块的原子性 CAS机制所保证的知识一个变量的原子操作,而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新,就不得不使用synchronized了。 ◆ Java提供的12种原子操作类 ◆ 原子更新基本类型 AtomicBoolean:原子更新布尔类型。 AtomicInteger:原子更新整型。 AtomicLong:原子更新长整型。

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    原子操作组合与线程安全

    除了操作原子性之外,还有一个比较容易引起线程不安全的原因:安全方法组合。使用多个线程安全的方法组合成一个方法,也有可能导致线程不安全的情况出现。 图中可以看到在执行ConcurrentHashMap的原子操作get和put方法时候,出现了线程间的竞争,13和14线程分别先获取到了对象的锁,然后取得了map.get(1)的值,此时值为null,两个线程的取值都是

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    并发与竞态(原子操作

    简介 百度百科: "原子操作(atomic operation)是不需要synchronized",这是多线程编程的老生常谈了。 所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作;这种操作一旦开始,就一直运行到结束,中间不会有任何 context switch (切换到另一个线程)。 由以上介绍对原子的概念应该有一个大致的了解,总结一下就是在运行原子操作的时候,当前的执行内容不会被任何线程或者中断打断。原子操作只是一个概念,所有能实现以上功能的操作,都可以被称为原子操作。 实例分析 为什么要设计原子操作呢?有因必有果,由于linux是多进程抢占式的操作系统,因此在一段程序运行时很可能就被另一个进程访问,或者被中断打断。 原子操作使用 在linux中,并发事件无时无刻不在发生,因此大大提升了上述事件发生的概率。而且这种bug,一般人根本不可能搞定。于是有了原子操作的引进。

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    《GO并发编程实战》—— 原子操作

    我们已经知道,原子操作即是进行过程中不能被中断的操作。也就是说,针对某个值的原子操作在被进行的过程当中,CPU绝不会再去进行其它的针对该值的操作。无论这些其它的操作是否为原子操作都会是这样。 之所以要求第一个参数值必须是一个指针类型的值,是因为该函数需要获得到被操作值在内存中的存放位置,以便施加特殊的CPU指令。从另一个角度看,对于一个不能被取址的数值,我们是无法进行原子操作的。 第一个参数的值应该是指向被操作值的指针值。该值的类型即为*int32。后两个参数的类型都是int32类型。它们的值应该分别代表被操作值的旧值和新值。 其它的同类函数也会有类似的参数声明列表。 5. 交换 在sync/atomic代码包中还存在着一类函数。它们的功能与前文所讲的CAS操作原子载入操作都有些类似。这样的功能可以被称为原子交换操作。 此类操作比CAS操作的约束更少,同时又比原子载入操作的功能更强。 以atomic.SwapInt32函数为例。它接受两个参数

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    Java中如何实现原子操作

    在Java中,J实现原子操作 可以通过锁和循环CAS的方式来实现原子操作。 1 使用循环CAS操作原子操作 package com.yy; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger } } } /**非线程安全计数器/ */ private void count(){ i++; } } 从Java1.5开始,jdk的并发包里面提供了一些类来支持原子操作 ,如AtomicBoolean(用原子方式更新的Boolean值) AtomicInteger(用原子方式更新的int值) 等,这些原子包装类还提供了用的个工具方法。 比如以原子的方式 将当前值自增1和自减1。

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    无锁编程(二) - 原子操作

    什么是原子操作 原子操作可以保证指令以原子的方式执行——执行过程不被打断,原子操作是多数无锁编程的基本前提。 原子操作分为以下几类 对1字节的读写 对2字节数(对齐到16位边界)读写 对4字节数(对齐到32位边界)读写 对8字节数(对齐到64位边界)读写 xchg 原子操作基本原理 在x86平台上,CPU提供了在指令执行期间对总线加锁的手段 内核提供atomic_*系列原子操作 声明和定义: void atomic_set(atomic_t *v, int i); atomic_t v = ATOMIC_INIT(0); 读写操作: int ,__sync_fetch_and_add系列一共有十二个函数,有加/减/与/或/异或/等函数的原子操作函数,__sync_fetch_and_add,顾名思义,先fetch,然后自加,返回的是自加以前的值 Alexander Sandler实测,原子操作性能大概是互斥锁的6-7倍左右。

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