CAS理解

喜欢ヅ旅行 2022-03-21 12:00 257阅读 0赞

## CAS ##

### 一、什么是CAS ###

1.  概念
    
    CAS(compare and swap)即比较并交换。它是解决多线程的环境下使用锁造成性能损耗的一种机制。
2.  内容
    
     *  CAS操作一般包含三个操作数——内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)
     *  当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值修改为B并返回true，否则什么都不做并返回false
3.  原理
    
     *  CAS通过调用JNI的代码实现的。JNI:Java Native Interface为JAVA本地调用，允许java调用其他语言
     *  借助C来调用CPU底层指令实现的
     *  当前的处理器基本都支持CAS，只不过不同的厂家的实现不一样

### 二、CAS在Java中应用 ###

1.  Unsafe
    
     *  Unsafe类是CAS的核心类，提供硬件级别的原子操作。
     *  JUC中大量使用了sun.misc.Unsafe 这个类，但是却不建议开发者使用（官方）
        
        1.  Unsafe有可能在未来的Jdk版本移除或者不允许Java应用代码使用，这一点可能导致使用了Unsafe的应用无法运行在高版本的Jdk
        2.  Unsafe的不少方法中必须提供原始地址(内存地址)和被替换对象的地址，偏移量要自己计算，一旦出现问题就是JVM崩溃级别的异常，会导致整个JVM实例崩溃，表现为应用程序直接crash掉
        3.  Unsafe提供的直接内存访问的方法中使用的内存不受JVM管理(无法被GC)，需要手动管理，一旦出现疏忽很有可能成为内存泄漏的源头
        
        Unsafe在JUC(java.util.concurrent)包中大量使用(主要是CAS)，在netty中方便使用直接内存，还有一些高并发的交易系统为了提高CAS的效率也有可能直接使用到Unsafe。总而言之，Unsafe类是一把双刃剑，所以要慎用。
     *  作用：内存管理、多线程同步、线程的挂起和恢复、内存屏障、其他（如获取系统的平均负载值、绕过检测机制直接抛出异常）
     *  更多关于Unsafe类本地的原理的解析，请参考 [Java中神奇的双刃剑-Unsafe][Java_-Unsafe],写的很很推荐
2.  缺点
    
     *  开销大
        
        并发量比较高的情况下，如果反复尝试更新某个变量，却又一直更新不成功，会给CPU带来较大的压力
     *  不能保证代码块的原子性
        
        只能保证一个变量的原子性操作，而多个方法或者代码块之的原子性则无法保证。
     *  ABA问题
        
        当变量从A修改为B在修改回A时，变量值等于期望值A，但是无法判断是否修改，CAS操作在ABA修改后依然成功。
        
        java.util.concurrent包为了解决这个问题，提供了一个带有标记的原子引用类"AtomicStampedReference"，它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。  
        不过目前来说这个类比较"鸡肋"，大部分情况下ABA问题并不会影响程序并发的正确性，如果需要解决ABA问题，使用传统的互斥同步可能回避原子类更加高效。

参考：  
[https://www.jianshu.com/p/2a48778871a9][https_www.jianshu.com_p_2a48778871a9]  
[https://blog.csdn.net/u010862794/article/details/72892300/][https_blog.csdn.net_u010862794_article_details_72892300]  
《Java并发编程实战》

[Java_-Unsafe]: http://www.cnblogs.com/throwable/p/9139947.html
[https_www.jianshu.com_p_2a48778871a9]: https://www.jianshu.com/p/2a48778871a9
[https_blog.csdn.net_u010862794_article_details_72892300]: https://blog.csdn.net/u010862794/article/details/72892300/