CAS 演算法與 Java 原子類
阿新 • • 發佈:2020-10-23
## 樂觀鎖 一般而言,在併發情況下我們必須通過一定的手段來保證資料的準確性,如果沒有做好併發控制,就可能導致髒讀、幻讀和不可重複度等一系列問題。樂觀鎖是人們為了應付併發問題而提出的一種思想,具體的實現則有多種方式。 樂觀鎖假設資料一般情況下不會造成衝突,只在資料進行提交更新時,才會正式對資料的衝突與否進行檢測,如果發現衝突了,則返回給使用者錯誤的資訊,讓使用者決定如何去做。樂觀鎖適用於讀操作多的場景,可以提高程式的吞吐量。
## CAS CAS(Compare And Swap)比較並交換,是一種實現了樂觀鎖思想的併發控制技術。CAS 演算法的過程是:它包含 3 個引數 CAS(V,E,N),V 表示要更新的變數(記憶體值),E 表示舊的預期值,N 表示即將更新的預期值。當且僅當 V 值等於 E 值時,才會將 V 的值設為 N,如果 V 值和 E 值不同,說明已經有其他執行緒做了更新,則當前執行緒什麼也不做,並返回當前 V 的真實值。整個操作是原子性的。 當多個執行緒同時使用 CAS 操作一個變數時,只有一個會勝出,併成功更新,其餘均會失敗。失敗的執行緒不會被掛起,僅是被告知失敗,並允許再次嘗試,當然也可以放棄本次操作,所以 CAS 演算法是非阻塞的。基於上述原理,CAS 操作可以在不借助鎖的情況下實現合適的併發處理。
## 原子類 原子包 java.util.concurrent.atomic 提供了一組原子類,原子類的操作具有原子性,一旦開始,就一直執行直到結束,中間不會有任何執行緒上下文切換。原子類的底層正是基於 CAS 演算法實現執行緒安全。 Java 為我們提供了十六個原子類,可以大致分為以下四種: #### 1. 基本型別 - AtomicBoolean 原子更新布林型別,內部使用 int 型別的 value 儲存 1 和 0 表示 true 和 false,底層也是對 int 型別的原子操作 - AtomicInteger 原子更新 int 型別 - AtomicLong 原子更新 long 型別 #### 2. 引用型別 - AtomicReference 原子更新引用型別,通過泛型指定要操作的類 - AtomicMarkableReference 原子更新引用型別,內部維護一個 Pair 型別(靜態內部類)的成員屬性,其中有一個 boolean 型別的標誌位,避免 ABA 問題 ```java private static class Pair