乐观锁与悲观锁及其实现
乐观锁 每次操作时不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作,如果因为冲突失败就重试,直到成功为止
悲观锁 是会导致其它所有需要锁的线程挂起,等待持有锁的线程释放锁。
乐观锁可以使用volatile+CAS原语实现,读取内存值的方式实现了乐观锁,方法:第一,比较内存值和期望值;第二,替换内存值为要替换值。
悲观锁可以使用synchronize的以及Lock。
CAS是单词compare and set的缩写,意思是指在set之前先比较该值有没有变化,只有在没变的情况下才对其赋值。
例如AtomicInteger的incrementAndGet的实现就用到了compareAndSet(CAS),如下代码所示
public final int incrementAndGet() {for (;;) {int current = get();int next = current + 1;if (compareAndSet(current, next))return next;}}
首先可以看到他是通过一个无限循环(spin)直到increment成功为止.
循环的内容是
1.取得当前值
2.计算+1后的值
3.如果当前值还有效(没有被)的话设置那个+1后的值
4.如果设置没成功(当前值已经无效了即被别的线程改过了), 再从1开始.
2. compareAndSet的实现
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);}
直接调用的是UnSafe这个类的compareAndSwapInt方法
全称是sun.misc.Unsafe. 这个类是Oracle(Sun)提供的实现. 可以在别的公司的JDK里就不是这个类了
3. compareAndSwapInt的实现
/*** Atomically update Java variable to <tt>x</tt> if it is currently* holding <tt>expected</tt>.* @return <tt>true</tt> if successful*/public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,int expected,int x);
此外,java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue类全是采用的非阻塞算法,里面没有使用任何锁,全是基于CAS操作实现的。CAS操作可以说是JAVA并发框架的基础,整个框架的设计都是基于CAS操作的。
优点:
非阻塞算法(通常叫作乐观算法)相对于基于锁的版本有几个性能优势。首先,它用硬件的原生形态代替 JVM 的锁定代码路径,从而在更细的粒度层次上(独立的内存位置)进行同步,失败的线程也可以立即重试,而不会被挂起后重新调度。更细的粒度降低了争用的机会,不用重新调度就能重试的能力也降低了争用的成本。即使有少量失败的 CAS 操作,这种方法仍然会比由于锁争用造成的重新调度快得多。
缺点:
1、ABA问题
CAS操作容易导致ABA问题,也就是在做a++之间,a可能被多个线程修改过了,只不过回到了最初的值,这时CAS会认为a的值没有变。a在外面逛了一圈回来,你能保证它没有做任何坏事,不能!!也许它讨闲,把b的值减了一下,把c的值加了一下等等,更有甚者如果a是一个对象,这个对象有可能是新创建出来的,a是一个引用呢情况又如何,所以这里面还是存在着很多问题的,解决ABA问题的方法有很多,可以考虑增加一个修改计数,只有修改计数不变的且a值不变的情况下才做a++,也可以考虑引入版本号,当版本号相同时才做a++操作等,这和事务原子性处理有点类似!
2、比较花费CPU资源,即使没有任何争用也会做一些无用功。
3、会增加程序测试的复杂度,稍不注意就会出现问题。
总结:
可以用CAS在无锁的情况下实现原子操作,但要明确应用场合,非常简单的操作且又不想引入锁可以考虑使用CAS操作,当想要非阻塞地完成某一操作也可以考虑CAS。不推荐在复杂操作中引入CAS,会使程序可读性变差,且难以测试,同时会出现ABA问题。
参考
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp04186/
http://singleant.iteye.com/blog/1405478 实现简单乐观独占锁
转载于:https://www.cnblogs.com/pingh/p/3505486.html
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