高并發(fā)(11)-原子操作CAS(Compare And Swap)?

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前言

上篇文章講解了線程的并發(fā)工具類之Semaphore券勺,本文就來講解下關(guān)于原子操作绪钥。
來了解下什么原子操作,又如何實現(xiàn)原子操作

什么是原子操作

原子操作就是一個操作或多個操作关炼,要么全部執(zhí)行成功要么全部執(zhí)行失敗程腹,不會出現(xiàn)一部分成功一部分失敗的情況。

經(jīng)典的例子就是轉(zhuǎn)賬儒拂,a給b轉(zhuǎn)賬100元,a要扣減100,b要增加100累铅,這其中包含了a扣減的操作和b增加的操作嫂用,這兩個操作就要就要是原子操作,要么都成功糯钙,要么都操作。如果不是原子操作,就會出現(xiàn)這樣的問題吏砂,比如a扣款了,b卻沒有增加乘客,所以必須兩個操作是原子操作來避免出現(xiàn)問題狐血。

如何實現(xiàn)原子操作

我要怎么實現(xiàn)原子操作呢,可以使用CAS來實現(xiàn)原子操作易核。

CAS的原理是什么

CAS就是比較和交換匈织,利用了現(xiàn)代處理器都支持CAS的指令。在操作前先取出原值牡直,然后進(jìn)行操作报亩,然后在更新修改后的新值的時候,用原值和內(nèi)存中的原值進(jìn)行比較井氢,只有比較相同的的時候弦追,才會做修改操作,把新值替換原值花竞。而當(dāng)比較不一致的時候劲件,就不做修改,然后再取出新的原值约急,重新計算零远,然后再次判斷,重復(fù)這個操作厌蔽。

原子操作圖

從圖中也可以看出牵辣,先取出舊值,然后計算到新值奴饮,用舊值和內(nèi)存中的變量比較纬向,相等則更新,不想等則在循環(huán)這個過程戴卜。

CAS的問題

CAS也會出現(xiàn)一些問題逾条,一起來看下

ABA問題

什么是ABA問題?ABA問題怎么解決投剥?

如果內(nèi)存中的舊值是A师脂,在更新的時候檢查的值還是A,這個時候能說明其他線程沒有改變過這個值嗎?

但是不一定的吃警,可能某個線程給她改變成了B糕篇,然后又改成了A,這個時候其實是改動過的酌心,但是CAS操作就會誤認(rèn)為他沒有改變過娩缰,但實際上是已經(jīng)改變了,這個問題就叫做ABA問題谒府。

為了解決這個問題拼坎,就產(chǎn)生了一個版本號的概念,我有一個版本號來標(biāo)識我修改了幾次完疫,即時在發(fā)生ABA這種操作泰鸡,但是版本號是會隨著變化的,這時候我在判斷值是或否相等時壳鹤,還會加上版本號是否相等盛龄,這就可以解決ABA問題。

開銷問題

什么是開銷問題芳誓?
因為CAS在計算值是否相等的過程中余舶,使用的自旋,當(dāng)判斷的值不想等锹淌,會一直循環(huán)做這個操作匿值,直到成功,如果CAS一直失敗的話赂摆,會對CPU帶來很大的開銷挟憔。

只能保證一個共享變量的原子操作?

當(dāng)我們對一個共享的變量做操作的試試,我可通過CAS的方式保證是原子操作烟号,绊谭,但是對多個共享變量操作是,循環(huán)的CAS就不能保證是原子操作了汪拥,因為每個CAS只是一個變量达传,操作多個變量就是多個操作,就無法保證操作的原子性了迫筑,這時候就需要使用鎖來保障原子性宪赶。

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