原子变量和非阻塞同步

╰半夏微凉° 2022-03-26 05:40 167阅读 0赞

volatile无法构建原子的复合操作如i++  
优先级反转（高优先级线程无法运行，在等低优先级当前持有的锁）  
我们希望：volatile语义，原子更新，但不像锁那么大的开销  
cas失败：其他线程修改了内存值  
cas看上去代码不少（处理竞争失败的问题，比如重试，放弃等），但实际相对锁的代码路径短（看上去简单，但有很多jvm代码和操作系统代码），即便是无竞争的锁其开销也大于cas，可估算为2倍  
原子变量：volatile，AtomicInteger  
散列容器（hashmap）的key: 多用不可变对象，且一般重写hashcode和equals（保证equals的对象其hashcode一定相同），若对象可变会导致其hashcode变化其位置不再正确  
AtomicInteger 可变，不适用散列容器  
AtomicIntegerArray: 每个元素都volatile（putIntVolatile/getIntVolatile）且可实现原子更新  
考虑维护两个变量构成的不变性条件  
1一把锁锁住两变量，可行， 但是性能差  
2 两变量都设为原子变量，不可行，并没有维护不变性条件  
3 volatile指向不可变对象（两个变量），若更新使volatile指向新创建的不可变对象，会出现**丢失更新**（检查再运行，检查时不可变对象为A，准备更为B，实际更新时不可变对象变为C了）  
4 AtomicReference指向不可变对象，加入compareAndSet保证原有对象没有改动的情况下更新为新对象  
竞争中低：cas明显好于锁 竞争高：cas极易失败，若失败后重试就会进一步加剧竞争，性能差  
非阻塞算法：底层的原子机器指令，可伸缩性好，活跃性好，无死锁  
考虑用cas实现非阻塞算法  
非阻塞栈：栈引用栈顶节点，每个节点单向链接一个节点，push，pop操作修改栈顶节点，可原子引用栈顶节点，compareAndSet(栈顶节点没变的情况下改为新栈顶节点)加循环重试

Node<E> newHead = new Node<E>(item);
          Node<E> oldHead;
        do {
            oldHead = top.get();
          newHead.next = oldHead;
        } while (!top.compareAndSet(oldHead, newHead));

AtomicXXFieldUpdater: 对volatile变量进行cas，原子性稍弱于原子变量（比如compareAndSet在原子变量里  
将内存值检测和更新操作合为一个绝对的原子操作，但在updater里不是，若两线程都通过updater去更新，那么  
compareAndSet可以认为是原子的，若一线程updater更新，一线程直接修改值，compareAndSet非原子（A线程先比较，B修改，A再修改）  
ABA AtomicStampedReference AtomicMarkableReference