猫头鹰的深夜翻译:Java中的CAS(Compare And Swap)

题目要求

在我们深入了解CAS(Compare And Swap)策略以及它是如何在AtomicInteger这样的原子构造器中使用的,首先来看一下这段代码:

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public class 
{
private volatile int count = 0;
public void upateVisitors()
{
++count;
}
}

这里的代码记录的访问应用的访客的数量。这段代码有问题么?如果多个线程试图更新这个数值会发生什么?事实上,这里的问题在于单单将count标记为volatile并不能保证原子性,++count也不是一个原子操作。想要了解更多请查看这里

那么如果我们将方法标记为synchronized可以解决这个问题吗?

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public class 
{
private int count = 0;
public synchronized void upateVisitors()
{
++count;
}
}

这段代码可以保证原子性吗?可以。
这段代码可以保证可见性啊?可以。

那这里还有什么问题?

它使用了锁从而引入了大量的延时和。详情查看这里。这种方式开销太大。

为了解决这个问题引入了原子构造器。如果我们使用AtomicInteger来记录访问量,也可以达到目的。

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public class 
{
private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
public void upateVisitors()
{
count.incrementAndGet();
}
}

支持原子操作的类如AtomicInteger,使用CAS来实现。CAS并没有使用锁,而是以一种很乐观的方式来处理。它遵循以下几步:

  • 比较原始的值和我们已经获得的值
  • 如果这两个值不同,说明中间有线程改变了值。否则它就会用新的值替代当前值。

看一下AtomicLong类中的代码:

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public final long incrementAndGet() {
for (;;) {
long current = get();
long next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}

在JDK 8中上面的代码被更改为一行代码:

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public final long incrementAndGet() {
return unsafe.getAndAddLong(this, valueOffset, 1L) + 1L;
}

这一行代码有何优点?

实际上,这一行是会由JIT翻译为优化的指令序列的JVM内部函数。在x86架构中它就是一条CPU指令LOCK XADD,会比CAS循环的性能好很多。

现在考虑一下当我们有较高的争用以及一些线程想要更​​新相同的原子变量的可能性。在这种情况下,锁可能会优于原子变量,但在实际的争用级别中,原子变量的性能优于锁。在Java 8 中引入了另外一个构件LongAdder

LongAdder并不完全是AtomicLong的替代品,我们需要考虑以下因素:

  • 当没有争用时,AtomicLong性能更好
  • LongAdder将分配Cells(在抽象类Striped64中声明的final类)以避免消耗内存的争用。所以如果我们有一个紧张的内存预算,我们应该更倾向于使用AtomicLong。

原文链接: https://dzone.com/articles/how-cas-compare-and-swap-java