多线程--CAS--介绍

拼搏现实的明天。 2023-05-22 15:28 32阅读 0赞

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# 简介 #

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，可以说CAS是整个JUC的基石。

CAS说明：

>  *  CAS是一种基于锁的操作，而且是乐观锁。
>  *  CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)。若内存地址里面的值和A的值是一样的，就将内存里面的值更新成B。
>  *  CAS是通过**无限循环**来获取数据的，一旦检测到冲突产生，就重试当前操作直到没有冲突。若在第一轮循环中，a线程获取地址里面的值被b线程修改了，那么a线程自旋，直到某一次循环时地址里的值没有被修改。

以下组件都用到了CAS：

>  *  AQS同步组件
>  *  Atomic原子类操作
>  *  jdk8的ConcurrentHashMap使用CAS+Synchronized。

![SouthEast][]

# CAS缺点 #

主要表现在三个方面：CPU开销大；只能保证一个共享变量原子操作；ABA问题。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:144px;">缺点</td> 
   <td style="width:280px;">说明</td> 
   <td style="width:319px;">解决方法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:144px;">CPU开销大</td> 
   <td style="width:280px;">如果自旋CAS长时间地不成功，则会给CPU带来非常大的开销。</td> 
   <td style="width:319px;">&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 在JUC中有些地方就限制了CAS自旋的次数，例如BlockingQueue的SynchronousQueue。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:144px;">只能保证一个共享变量原子操作</td> 
   <td style="width:280px;">CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。</td> 
   <td style="width:319px;"> <p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 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。</p> <p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 还可以考虑使用AtomicReference来包装多个变量，通过这种方式来处理多个共享变量的情况。</p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:144px;">ABA问题</td> 
   <td style="width:280px;">如果一个值原来是A，变成了B，然后又变成了A，那么在CAS检查的时候会发现没有改变，但是实质上它已经发生了改变，这就是所谓的ABA问题。在大部分情况下ABA问题并不会影响程序并发的正确性。</td> 
   <td style="width:319px;"> <p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 即在每个变量都加上一个版本号，每次改变时加1，即A —&gt; B —&gt; A，变成1A —&gt; 2B —&gt; 3A。</p> <p>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Java提供了AtomicStampedReference来解决。AtomicStampedReference通过包装[E,Integer]的元组来对对象标记版本戳stamp，从而避免ABA问题。</p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[--CAS--_IT_-CSDN]: https://knife.blog.csdn.net/article/details/105595397
[Java_----_CAS_Java_chenssy_-CSDN]: https://blog.csdn.net/chenssy/article/details/69640293
[CAS_Java_u014207606_-CSDN]: https://blog.csdn.net/u014207606/article/details/85058077
[SouthEast]: /images/20230521/d3074437bd894ef3b30a0bbd73d3149d.png