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CAS 实现原子操作的三大问题

CAS 实现原子操作的三大问题

作者: 水欣 | 来源:发表于2017-12-14 19:55 被阅读0次

1.ABA问题

因为CAS需要在操作值的时候,检查值有没有发生变化,如果没有发生变化则更新,但是如果一个值原来是A,变成了B,又变成了A,那么CAS进行检查的时候发现它的值没有发生变化,但是实际上却变化了。ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面加上版本号,每次变量更新的时候把版本号加1,那么A->B->A就会变成1A->2B->3A。从Java 1.5开始,JDK的Atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法的作用是首先检查当前引用是否等于预期引用,并且检查当前的标志是否等于预期标志,如果全部相等,则以原子方式将该应用和该标志的值设置为给定的更新值。

2.循环时间长开销大

自旋CAS如果长时间不成功,会给CPU带来非常大的执行开销,如果JVM能支持处理器提供的pause指令,那么效率会有一定的提升。pause指令有两个作用:第一,它可以延迟流水线执行指令(de-pipeline),使CPU不会消耗过多的执行资源,延迟的时间取决于具体实现的版本,在一些处理器上延迟时间是零;第二,它可以避免在循环的时候因内存顺序冲突(Memory Order Violation)而引起CPU流水线被清空,从而提高CPU的实行效率。

3.只能保证一个共享变量的原子操作

当对一个共享变量执行操作时,我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作,但是对多个共享变量操作时,循环CAS就无法保证操作的原子性,这个时候可以用锁。还有一个取巧的办法,就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。比如,有两个共享变量i=2,j=a,合并一下ji=2a,然后用CAS来操作ij。从Java 1.5开始,JDK提供了AtomicReference类来保证引用对象之前的原子性,就可以把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作。

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