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    CAS和AQS

    CAS的全称为Compare-And-Swap,它是一条CPU并发原语。它的功能是判断内存某个位置的值是否为预期值,如果是则更改为新的值,这个过程是原子的。CAS并发原语体现在JAVA语言中就是       sun.misc.Unsafe类中的各个方法。调用UnSafe类中的CAS方法,JVM会帮我们实现出CAS汇编指令。这是一种完全依赖于硬件的功能。那么为什么CAS会出现呢?它的作用是怎样的? 实现并发的传统方式是加锁,JAVA中的锁有synchronized和Lock。Lock是基于AQS和CAS实现的,在此先不叙述。对于synchronized锁,JVM在执行它的时候会依赖操作系统的临界区机制。这样的话,每次执行到synchronized锁,都会经历用户态和内核态之间的切换。这个过程的消耗是很大的。而且,大多数时候synchronized锁住的操作是很细粒度的。为了细粒度的操作去经历用户态和内核态之间的切换是低效的做法。   说到这,我想到了线程池。大家知道,当线程创建和销毁的时间大于任务执行的时间时,就需要考虑使用线程池了。但如果和任务执行时间相比,线程创建和销毁的时间很少,那么线程池也可不用。 在synchronized中就是这个问题,当需要同步的操作粒度很细时,使用synchronized是不高效的,这时就有CAS存在的意义了。比如对于i++这种并发计数功能,使用synchronized就大材小用了,而使用CAS来实现就会更加的轻量级,性能更好。因此可以看到java.util.concurrent.atomic包中有类似AtomicInteger这种类。我们来看下AtomicInteger类的核心源码:

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    理解Java并发里面的CAS概念

    我们知道在Java多线程里面关于共享变量的操作,一定是要使用线程同步来保证线程安全的,一旦涉及线程同步,就需要加锁,一旦加锁就意味着某一个时候只能有一个线程在操作,其他的线程如果没有得到锁就会阻塞起来,此时的线程的状态是BLOCKED,当前面的线程释放锁的时候,系统会自动调度当前的线程进入临界区,这里面存在一个问题,就是线程的上下文切换的问题,虽然比起来进程的上下文切换,线程的上下文切换更轻量级,但仍然也是有一定开销的,比如最简单的i++的例子,那么如何有没有一种不需要加锁也能保证线程安全的数据结构呢?答案是肯定的,这就是今天需要谈到的CAS(Compare And Swap或 Compare And Set)。

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