CAS与原子操作

网友投稿 719 2022-05-29

乐观锁与悲观锁的概念

锁可以从不同的角度分类。其中,乐观锁和悲观锁是一种分类方式。

悲观锁:

悲观锁就是我们常说的锁。对于悲观锁来说,它总是认为每次访问共享资源时会发生冲突,所以必须对每次数据操作加上锁,以保证临界区的程序同一时间只能有一个线程在执行。

乐观锁:

乐观锁又称为“无锁”,顾名思义,它是乐观派。乐观锁总是假设对共享资源的访问没有冲突,线程可以不停地执行,无需加锁也无需等待。而一旦多个线程发生冲突,乐观锁通常是使用一种称为CAS的技术来保证线程执行的安全性

由于无锁操作中没有锁的存在,因此不可能出现死锁的情况,也就是说乐观锁天生免疫死锁。

CAS与原子操作

乐观锁多用于“读多写少“的环境,避免频繁加锁影响性能;而悲观锁多用于”写多读少“的环境,避免频繁失败和重试影响性能。

CAS的概念

CAS的全称是:比较并交换(Compare And Swap)。在CAS中,有这样三个值:

V:要更新的变量(var)

E:预期值(expected)

N:新值(new)

比较并交换的过程如下:

判断V是否等于E,如果等于,将V的值设置为N;如果不等,说明已经有其它线程更新了V,则当前线程放弃更新,什么都不做。

所以这里的预期值E本质上指的是“旧值”。

我们以一个简单的例子来解释这个过程:

如果有一个多个线程共享的变量i原本等于5,我现在在线程A中,想把它设置为新的值6;

我们使用CAS来做这个事情;

首先我们用i去与5对比,发现它等于5,说明没有被其它线程改过,那我就把它设置为新的值6,此次CAS成功,i的值被设置成了6;

如果不等于5,说明i被其它线程改过了(比如现在i的值为2),那么我就什么也不做,此次CAS失败,i的值仍然为2。

在这个例子中,i就是V,5就是E,6就是N。

那有没有可能我在判断了i为5之后,正准备更新它的新值的时候,被其它线程更改了i的值呢?

不会的。因为CAS是一种原子操作,它是一种系统原语,是一条CPU的原子指令,从CPU层面保证它的原子性

当多个线程同时使用CAS操作一个变量时,只有一个会胜出,并成功更新,其余均会失败,但失败的线程并不会被挂起,仅是被告知失败,并且允许再次尝试,当然也允许失败的线程放弃操作。

任务调度

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