并发乐观锁CAS原理,吊打问并发的面试官

2023年 10月 13日 47.7k 0

CAS的英文为Compare and Swap 翻译为比较并交换。

CAS加volatile关键字是实现并发包的基石。没有CAS就不会有并发包,synchronized是一种独占锁、悲观锁,java.util.concurrent中借助了CAS指令实现了一种区别于synchronized的一种乐观锁。

一、什么是乐观锁与悲观锁?

乐观锁和悲观锁是一种概念和思想:

悲观锁:总是假设最坏的情况,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样当第二个线程想拿这个数据的时候,第二个线程会一直堵塞,直到第一个释放锁,他拿到锁后才可以访问。传统的数据库里面就用到了这种锁机制,例如:行锁,表锁,读锁,写锁,都是在操作前先上锁。java中的synchronized的实现也是一种悲观锁。

乐观锁:乐观锁概念为,每次拿数据的时候都认为别的线程不会修改这个数据,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别的线程有没有修改过数据,乐观锁适用于读操作多的场景,这样可以提高程序的吞吐量。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现。

二、背景:

在JDK 5之前Java语言是靠 synchronized 关键字保证同步的,这会导致有锁。锁机制存在以下问题:

  • 在多线程竞争下,加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题。
  • 一个线程持有锁会导致其它所有需要此锁的线程挂起。
  • 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置,引起性能风险。

Volatile关键字能够在并发条件下,强制将修改后的值刷新到主内存中来保持内存的可见性。通过 CPU内存屏障禁止编译器指令性重排来保证并发操作的有序性

如果多个线程同时操作 Volatile 修饰的变量,也会造成数据的不一致。

public class Test {
public volatile int inc = 0;

public void increase() {
inc++;
}
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
for(int i=0;i

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