上一篇讲述了CAS机制,这篇讲解CAS具体操作.
什么是悲观锁、乐观锁?在java语言里,总有一些名词看语义跟本不明白是啥玩意儿,也就总有部分面试官拿着这样的词来忽悠面试者,以此来找优越感,其实理解清楚了,这些词也就唬不住人了。
-
synchronized是悲观锁,这种线程一旦得到锁,其他需要锁的线程就挂起的情况就是悲观锁。
-
CAS操作的就是乐观锁,每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作,如果因为冲突失败就重试,直到成功为止。
那么问题来了,什么是CAS操作?
CAS是Compare-and-swap(比较与替换)的简写,是一种有名的无锁算法,在java中,我们主要分析Unsafe类,因为所有的CAS操作都是它来实现的,而在Unsafe类中这些方法也都是native方法
public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);
看到上面的解释是不是索然无味,查找了很多资料也没完全弄明白,通过几次验证后,终于明白,最终可以理解成一个无阻塞多线程争抢资源的模型。先上代码
package com.company.reentrantLock;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
public class AtomicBooleanTest implements Runnable{
public static AtomicBoolean exits = new AtomicBoolean(true);
public static void main(String[] args) {
AtomicBooleanTest abd = new AtomicBooleanTest();
Thread t1 = new Thread(abd);
Thread t2 = new Thread(abd);
t1.start();
t2.start();
}
@Override
public void run() {
System.out.println("begin run");
System.out.println("real " + exits.get());
if(exits.compareAndSet(true,false)){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + exits.get() );
exits.set(true);
}else{
run();
}
}
}
输出结果:
begin run
real true
Thread-1 false
begin run
real true
Thread-0 false
这里无论怎么运行,Thread-1、Thread-0都会执行if=true条件,而且还不会产生线程脏读脏写,这是如何做到的了,这就用到了我们的compareAndSet(boolean expect,boolean update)方法,先上图简单讲解下程序原理,然后再分析compareAndSet作用。
这个图中重最要的是compareAndSet(true,false)方法要拆开成compare(true)方法和Set(false)方法理解,是compare(true)是等于true后,就马上设置共享内存为false,这个时候,其它线程无论怎么走都无法走到只有得到共享内存为true时的程序隔离方法区。 但是这种得不到状态为true时使用递归算法是很耗cpu资源的,所以一般情况下,都会有线程sleep。
总结
这篇文章并没有展开讲compareAndSet底层调用的是unsafe.compareAndSwapInt方法,因为这是native方法,很多人都会展开找源码,最后也只找到是调用CPU方法,没讲到具体用法,如果只用compareAndSet(true,false)举例则更加简单。 这种无阻塞式的多线程操作数据,在大并发情况下,是一笔非常可观的性能提升,所以,如果在大并发或多线程性能要求高的情况下有更加好的技术选型,可以参考这种底层实现。
结合JMM知识,线程间共享的变量,首先在主存中会保留一份,然后每个线程的工作内存也会保留一份副本.
我们对比发现,这里的预期值就是线程保留的副本,当该线程从主存中获取该变量值后,主存中该变量可能已经被其他线程刷新了,但是该线程工作内存中该变量却还是原来的值,这就是所谓的预期值.
当你要CAS刷新该值的时候,如果发现线程工作内存和主存中不一致,就会失败.如果一致,就可以更新成功