JUC并发编程(基础入门九)——CAS、ABA、乐观锁解决ABA问题

1 CAS : compare and swap比较并交换

1什么是CAS?

CAS 是 compare and swap 的缩写,即我们所说的比较交换

cas 是一种基于锁的操作,而且是乐观锁。在 java 中锁分为乐观锁和悲观锁。悲观锁是将资源锁住,等一个之前获得锁的线程释放锁之后,下一个线程才可以访问。乐观锁采取了一种宽泛的态度,通过某种方式不加锁来处理资源,比如通过给记录加 version 来获取数据,性能较悲观锁有很大的提高。

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 内存地址里面的值[实际值]A 的值[期望值]一样的那么就将内存里面的值更新成 B【更新值】

CAS是通过无限循环来获取数据的,若果在第一轮循环中,a 线程获取地址里面的值【实际值】 被b 线程修改了,那么 a 线程需要自旋,到下次循环才有可能机会执行

java.util.concurrent.atomic 包下的类大多是使用 CAS 操作来实现的(AtomicInteger,AtomicBoolean,AtomicLong)。

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2CAS 是CPU的并发原值i++ atomicInteger.getAndIncrement();

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CAS:比较当前工作内存中的值 和 主内存中的值,如果这个值是期望的,那么则执行操作!如果不是就一直循环,使用的是自旋锁。
缺点:1 循环会耗时;2 一次性只能保证一个共享变量的原子性;3 它会存在ABA问题

2ABA问题

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线程1:期望值是1,要变成2;
线程2:两个操作:
1、期望值是1,变成3
2、期望是3,变成1
所以对于线程1来说,A的值还是1,所以就出现了问题,骗过了线程1;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class casDemo {
    
    
    //CAS : compareAndSet 比较并交换
    public static void main(String[] args) {
    
    
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        //boolean compareAndSet(int expect, int update)
        //期望值、更新值
        //如果实际值 和 我的期望值相同,那么就更新
        //如果实际值 和 我的期望值不同,那么就不更新
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2021, 2020));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        //因为期望值是2020  实际值却变成了2021  所以会修改失败
        //CAS 是CPU的并发原语
//        atomicInteger.getAndIncrement(); //++操作
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2020, 6666));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }
}

3解决ABA问题,对应的思想:就是使用了乐观锁

带版本号的 原子操作!
Integer 使用了对象缓存机制,默认范围是-128~127,推荐使用静态工厂方法valueOf获取对象实例,而不是new,因为valueOf使用缓存,而new一定会创建新的对象分配新的内存空间。

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乐观锁:顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据【读数据】的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候【写数据】会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量,像数据库提供的类似于 write_condition 机制,其实都是提供的乐观锁。在 Java中 java.util.concurrent.atomic 包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式 CAS 实现的。

乐观锁的实现方式:

1、使用版本标识来确定读到的数据与提交时的数据是否一致
2、java 中的 Compare and Swap 即 CAS当多个线程尝试使用 CAS 同时更新同一个变量时,只有其中一个线程能更新变量的值,而其它线程都失败,失败的线程并不会被挂起,而是被告知这次竞争中失败,并可以再次尝试。

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