CAS全称 Compare And Swap(比较与交换),在不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步。属于硬件同步原语,处理器提供了基本内存操作的原子性保证。juc包中的原子类就是通过CAS来实现了乐观锁。
大家可能都听说说 Java 中的并发包,如果想要读懂 Java 中的并发包,其核心就是要先读懂 CAS 机制,因为 CAS 可以说是并发包的底层实现原理。
CAS操作是乐观锁的一个实现,而synchronized则是悲观锁的一个实现。乐观锁和悲观锁后面再详细总结。
CAS在底层源码中是使用非常广的,像我之前的HashMap源码解析、volatile详解等文章都有提到CAS。本文将详细介绍CAS。
乐观锁和悲观锁问题,是出现频率比较高的面试题。本文将由浅入深,逐步介绍它们的基本概念、实现方式(含实例)、适用场景,以及可能遇到的面试官追问,希望能够帮助你打动面试官。
在高并发的业务场景下,线程安全问题是必须考虑的,在JDK5之前,可以通过synchronized或Lock来保证同步,从而达到线程安全的目的。但synchronized或Lock方案属于互斥锁的方案,比较重量级,加锁、释放锁都会引起性能损耗问题。
大家都知道悲观锁、乐观锁吧?这里的悲观锁、乐观锁指的是线程方面的锁,不是数据库方面的锁。其实CAS机制就是乐观锁。synchronized操作就是一种悲观锁,这种线程一旦得到锁,其他需要锁的线程就挂起,等待持有锁的线程释放锁。当一个线程正在等待锁时,它不能做任何事,所以悲观锁有很大的缺点。
上篇文章有说过 多线程环境下 进行变量属性 自增操作时会造成线程不安全的情况,也有说到 volatile 关键字,最后也不能保证线程安全,因为多线程情况下 他不能保证原子性,不能保证写操作过程不可以被
多线程在提高我们程序的并发度的同时,也引入线程的安全问题,即多个线程对共享变量的操作是非线程安全的,为了解决线程安全问题,我们引入了锁。锁大体分为两类:
我们知道,原子(atom)指化学反应不可再分的基本微粒。在 Java 多线程编程中,所谓原子操作,就是即使命令涉及多个操作,这些操作依次执行,不会被别的线程插队打断。
非阻塞无锁(Lock-Free)算法用底层的机器指令(例如比较交换-CAS指令)代替锁来确保数据在并发访问中的一致性。
多线程环境下,为了保证数据不受到并发操作的影响,通常会采用加锁的策略保证一致性。除了加锁之外,还有一种方式就是采用无锁编程。
jdk5增加了并发包java.util.concurrent.*,其下面的类使用CAS算法实现了区别于synchronouse同步锁的一种乐观锁。JDK 5之前Java语言是靠synchronized关键字保证同步的,这是一种独占锁,也是是悲观锁。
1. CAS机制 CAS定义 CAS全称为Compare-and-swap,是属于并发多线程中实现同步原子操作的指令,是依赖于硬件层次的原语发起的原子操作 从程序代码理解上,CAS包含check then act的两个动作,这两个动作在在硬件的处理器上是具备原子性,也就是在操作系统底层上已经实现对CAS算法的原子性保证 CAS 使用条件 需要输入两个数值,一个是期望修改前的值(旧值),一个是需要被设置的新值(新值) 进行CAS操作需要进行对预期值的check操作 CAS之简易版本 通过CAS设置新值 //
本文主要讲在Java并发编程的时候,如果保证变量的原子性,在JDK提供的类中是怎么保证变量原子性的呢?。对应Java中的包是:java.util.concurrent.atomic包下。因为涉及到了CAS算法,需要对CAS算法讲解及CAS算法三个问题怎么解决以及和Synchroized比较。文章比较长,所以就分为上下两个篇幅讲解。本文是上篇《Java并发之原子变量及CAS算法-下篇》
Atomic原子操作类提供了一种用法简单, 性能高效, 线程安全的变量更新方式. 今天就以AtomicInteger为例,看看它是如何做到的. 在AtomicInteger中int值的封装是用vola
CAS(Compare-and-Swap),即比较并替换,是一种实现并发算法时常用到的技术,Java并发包中的很多类都使用了CAS技术。CAS也是现在面试经常问的问题,本文将深入的介绍CAS的原理。
上篇总结了以下多线程场景下常见锁的策略,这篇总结一下CAS机制引起的ABA问题,以及解决方式。
在 Java 的java.util.concurrent包中,除了提供底层锁、并发同步等工具类以外,还提供了一组原子操作类,大多以Atomic开头,他们位于java.util.concurrent.atomic包下。
首先看一看AtomicInteger当中常用的自增方法 incrementAndGet:
CAS的全称为Compare And Swap,直译就是比较交换。是一条CPU的原子指令,其作用是让CPU先进行比较两个值是否相等,然后原子地更新某个位置的值,其实现方式是基于硬件平台的汇编指令,在intel的CPU中,使用的是cmpxchg指令,就是说CAS是靠硬件实现的,从而在硬件层面提升效率。
原子变量最主要的一个特点就是所有的操作都是原子的,synchronized关键字也可以做到对变量的原子操作。只是synchronized的成本相对较高,需要获取锁对象,释放锁对象,如果不能获取到锁,还需要阻塞在阻塞队列上进行等待。而如果单单只是为了解决对变量的原子操作,建议使用原子变量。关于原子变量的介绍,主要涉及以下内容:
悲观锁认为一定会有人和它同时访问目标资源,因此必须先将其锁定,常见的synchronized和ReentrantLock等独占锁就是悲观锁思想的实现。
Redis的事务是使用MULTI-EXEC的命令组合,使用它可以提供两个重要的保证:
👋 你好,我是 Lorin 洛林,一位 Java 后端技术开发者!座右铭:Technology has the power to make the world a better place.
在多线程编程中,控制并发访问共享资源是一项重要的任务。而CAS(Compare and Swap)同步机制作为一种高效的并发控制手段,广泛应用于各种并发编程场景中。本文将深入解析CAS同步机制,并通过代码demo展示其实际应用,帮助读者理解CAS的原理和优势,以及如何正确使用CAS来保障并发安全。
CAS加volatile关键字是实现并发包的基石。没有CAS就不会有并发包,synchronized是一种独占锁、悲观锁,java.util.concurrent中借助了CAS指令实现了一种区别于synchronized的一种乐观锁。
本文介绍了原子变量以及其在并发编程中的应用,包括原子变量的定义、使用方式、原理以及其在实际中的应用案例。同时,还对比了原子变量和synchronized关键字的区别,并分析了在多线程环境下使用原子变量的优势。
help @<group> 获取一组命令行. 比如获取string类型的一组命令行
接下来我们先理解CAS怎么保证安全的修改共享变量,然后查看JDK源码分析其最佳实践,再举例实际企业开发中乐观锁思想的应用。最后总结CAS以及分析其局限性。
CAS乐观锁(原子操作)
对于现代操作系统而言,一般都是多核机器,会存在好几个cpu,而每块cpu都单独有一套缓存和mmu等组件。
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,中间不会有任何线程上下文切换。
CAS,Compare And Swap,即比较并交换。Doug lea大神在同步组件中大量使用CAS技术鬼斧神工地实现了Java多线程的并发操作。整个AQS同步组件、Atomic原子类操作等等都是以CAS实现的,甚至ConcurrentHashMap在1.8的版本中也调整为了CAS+Synchronized。可以说CAS是整个JUC的基石。
本文主要讲在Java并发编程的时候,如果保证变量的原子性,在JDK提供的类中式怎么保证变量原子性的呢?。对应Java中的包是:java.util.concurrent.atomic包下
加了同步锁之后,count自增的操作变成了原子性操作,所以最终的输出一定是count=200,代码实现了线程安全。
CAS,Compare And Swap,即比较并交换。Doug lea大神在同步组件中大量使用CAS技术鬼斧神工地实现了Java多线程的并发操作。整个AQS同步组件、Atomic原子类操作等等都是以
悲观锁是平时开发中经常用到的一种锁,比如ReentrantLock和synchronized等就是这种思想的体现,它总是假设别的线程在拿线程的时候都会修改数据,所以每次拿到数据的时候都会上锁,这样别的线程想拿这个数据就会被阻塞。如图所示:
CAS操作在Java中的应用很广泛,比如ConcurrentHashMap,ReentrantLock等,其常被用来解决独占锁对线程阻塞而导致的性能低下问题,是高效并发必备的一种优化方法.
CAS: 全称Compare and swap,字面意思:”比较并交换“,一个 CAS 涉及到以下操作:把内存中的某个值和CPU寄存器A中的值,进行比较,如果两个值相同,就把另一个寄存器B中的值个内存的值进行交换,也就是把内存的值放到寄存器B,同时把寄存器B的值写给内存。
Atomic 翻译成中文是“原子”的意思。在化学上,原子是构成物质的最小单位,在化学反应中不可分割。在编程中,Atomic 指的是一个操作具有原子性,即该操作不可分割、不可中断。即使在多个线程同时执行时,该操作要么全部执行完成,要么不执行,不会被其他线程看到部分完成的状态。
夜黑风高的晚上,一名苦逼程序员正在疯狂敲着键盘,突然他老婆带着一副睡眼朦胧的眼神瞟了下电脑桌面。于是有了如下对话:
锁的一种宏观分类方式是悲观锁和乐观锁。悲观锁与乐观锁并不是特指某个锁(Java 中没有哪个 Lock 实现类就叫 PessimisticLock 或 OptimisticLock),而是在并发情况下的两种不同策略。
可能你最先想到的就是使用数据库的事务保证。比如创建订单时,要同时往订单表和订单商品表中插入数据,那这些插入数据的INSERT必须在一个数据库事务中执行,数据库的事务可以确保:执行这些INSERT语句,共赴生死!
从下单开始、支付、发货,收货,每一个环节,都少不了更新订单,每一次更新又需要同时更新好几张表。 这些操作可能被随机分布到很多台服务器上执行,服务器有可能故障,网络有可能出问题。
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