synchronized / Lock / CAS

1. synchronized和Lock實現(xiàn)的同步鎖機制，都屬于悲觀鎖，而CAS屬于樂觀鎖
2. 悲觀鎖在高并發(fā)的場景下，激烈的鎖競爭會造成線程阻塞，而大量阻塞線程會導致系統(tǒng)的上下文切換，增加系統(tǒng)的性能開銷

樂觀鎖

1. 樂觀鎖：在操作共享資源時，總是抱著樂觀的態(tài)度進行，認為自己能夠完成操作
2. 但實際上，當多個線程同時操作一個共享資源時，只有一個線程會成功，失敗的線程不會被掛起，僅僅只是返回
3. 樂觀鎖相比于悲觀鎖來說，不會帶來死鎖、饑餓等活性故障問題，線程間的相互影響也遠遠比悲觀鎖要小
   • 樂觀鎖沒有因競爭而造成的系統(tǒng)上下文切換，所以在性能上更勝一籌

實現(xiàn)原理

1. CAS是實現(xiàn)樂觀鎖的核心算法，包含3個參數(shù)：V（需要更新的變量），E（預期值）、N（最新值）
2. 只有V等于E時，V才會被設置為N
3. 如果V不等于E了，說明其它線程已經(jīng)更新了V，此時該線程不做操作，返回V的真實值

CAS實現(xiàn)原子操作

AtomicInteger是基于CAS實現(xiàn)的一個線程安全的整型類，Unsafe調(diào)用CPU底層指令實現(xiàn)原子操作

讓客戶滿意是我們工作的目標，不斷超越客戶的期望值來自于我們對這個行業(yè)的熱愛。我們立志把好的技術通過有效、簡單的方式提供給客戶，將通過不懈努力成為客戶在信息化領域值得信任、有價值的長期合作伙伴，公司提供的服務項目有：主機域名、虛擬空間、營銷軟件、網(wǎng)站建設、邕寧網(wǎng)站維護、網(wǎng)站推廣。

// java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger
public final int getAndIncrement() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}

public final int getAndDecrement() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);
}

// sun.misc.Unsafe
public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
    int v;
    do {
        v = getIntVolatile(o, offset);
    } while (!compareAndSwapInt(o, offset, v, v + delta));
    return v;
}

public native int     getIntVolatile(Object o, long offset);

public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset, int expected, int x);

處理器實現(xiàn)原子操作

1. CAS是調(diào)用處理器底層指令來實現(xiàn)原子操作的
2. 處理器和物理內(nèi)存之間的通信速度要遠低于處理器間的處理速度，所以處理器有自己的內(nèi)部緩存（L1/L2/L3）
3. 服務器通常為多處理器，并且處理器是多核的，每個處理器維護了一塊字節(jié)的緩存存，每個內(nèi)核也維護了一塊字節(jié)的緩存
   • 此時在多線程并發(fā)就會存在緩存不一致的問題，從而導致數(shù)據(jù)不一致
4. 處理器提供了總線鎖定和緩存鎖定兩種機制來保證復雜內(nèi)存操作的原子性
   • 總線鎖定
     • 當處理器要操作一個共享變量時，會在總線上會發(fā)出一個Lock信號，此時其它處理器就不能操作共享變量了
     • 總線鎖定在阻塞其他處理器獲取該共享變量的操作請求時，也可能會導致大量阻塞，從而增加系統(tǒng)的性能開銷
   • 緩存鎖定（后來出現(xiàn)）
     • 當某個處理器對緩存中的共享變量進行了操作，就會通知其他處理器放棄存儲或者重新讀取該共享變量
     • 目前最新的處理器都支持緩存鎖定機制

優(yōu)化CAS樂觀鎖

1. 樂觀鎖在并發(fā)性能上要優(yōu)于悲觀鎖
   • 但在寫大于讀的操作場景下，CAS失敗的可能性增大，如果循環(huán)CAS，會長時間占用CPU
   • 例如上面的AtomicInteger#getAndIncrement
2. JDK 1.8中，提供了新的原子類LongAdder
   • LongAdder在高并發(fā)場景下會比AtomicInteger和AtomicLong的性能更好，代價是消耗更多的內(nèi)存空間
     • 核心思想：空間換時間
     • 實現(xiàn)原理：降低操作共享變量的并發(fā)數(shù)
   • LongAdder內(nèi)部由一個base變量和一個cell[]數(shù)組組成
     • 當只有一個寫線程（沒有競爭）
       • LongAdder會直接使用base變量作為原子操作變量，通過CAS操作修改base變量
     • 當有多個寫線程（存在競爭）
       • 除了占用base變量的一個寫線程外，其他寫線程的value值會分散到cell數(shù)組中
       • 不同線程會命中到數(shù)組的不同槽中，各個線程只對自己槽中的value進行CAS操作
       • value=base+∑ni=0Cell[i]
   • LongAdder在操作后的返回值只是一個近似準確的值，但最終返回的是一個準確的值
     • LongAdder不適合實時性要求較高的場景

性能對比

1. 讀大于寫，讀寫鎖ReentrantReadWriteLock、讀寫鎖StampedLock、樂觀鎖LongAdder的性能最好
2. 寫大于讀，樂觀鎖的性能最好，其他四種鎖的性能差不多
3. 讀約等于寫，兩種讀寫鎖和樂觀鎖的性能要優(yōu)于synchronized和Lock

小結

1. 樂觀鎖的常見使用場景：數(shù)據(jù)庫更新
   • 為每條數(shù)據(jù)定義一個版本號，在更新前獲取版本號，在更新數(shù)據(jù)時，再判斷版本號是否被更新過，如果沒有才更新數(shù)據(jù)
2. CAS樂觀鎖的使用比較受限，因為樂觀鎖只能保證單個變量操作的原子性
3. CAS樂觀鎖在高并發(fā)寫大于讀的場景下
   • 大部分線程的原子操作會失敗，失敗后的線程將不斷重試CAS原子操作，導致大量線程長時間占用CPU資源
   • JDK 1.8中，新增了原子類LongAdder，采用空間換時間的思路解決了這個問題，但實時性不高

另外有需要云服務器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)scvps.cn，海內(nèi)外云服務器15元起步，三天無理由+7*72小時售后在線，公司持有idc許可證，提供“云服務器、裸金屬服務器、高防服務器、香港服務器、美國服務器、虛擬主機、免備案服務器”等云主機租用服務以及企業(yè)上云的綜合解決方案，具有“安全穩(wěn)定、簡單易用、服務可用性高、性價比高”等特點與優(yōu)勢，專為企業(yè)上云打造定制，能夠滿足用戶豐富、多元化的應用場景需求。

當前題目：Java性能--CAS樂觀鎖-創(chuàng)新互聯(lián)
本文網(wǎng)址：http://jinyejixie.com/article22/ddeicc.html

成都網(wǎng)站建設公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供動態(tài)網(wǎng)站、全網(wǎng)營銷推廣、企業(yè)建站、定制開發(fā)、定制網(wǎng)站、品牌網(wǎng)站制作

廣告

聲明：本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容（圖片、視頻和文字）以用戶投稿、用戶轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主，如果涉及侵權請盡快告知，我們將會在第一時間刪除。文章觀點不代表本網(wǎng)站立場，如需處理請聯(lián)系客服。電話：028-86922220；郵箱：631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載，或轉(zhuǎn)載時需注明來源： 創(chuàng)新互聯(lián)