貓頭鷹的深夜翻譯：Java中的CAS(Compare And Swap)

hosition 發布于2019-08-15 14:45 / 949人閱讀

摘要：否則它就會用新的值替代當前值。在這種情況下，鎖可能會優于原子變量，但在實際的爭用級別中，原子變量的性能優于鎖。在中引入了另外一個構件。

題目要求

在我們深入了解CAS(Compare And Swap)策略以及它是如何在AtomicInteger這樣的原子構造器中使用的，首先來看一下這段代碼：

public class MyApp
{
    private volatile int count = 0;
    public void upateVisitors() 
    {
       ++count; //increment the visitors count
    }
}

這里的代碼記錄的訪問應用的訪客的數量。這段代碼有問題么？如果多個線程試圖更新這個數值會發生什么？事實上，這里的問題在于單單將count標記為volatile并不能保證原子性，++count也不是一個原子操作。想要了解更多請查看這里。

那么如果我們將方法標記為synchronized可以解決這個問題嗎？

public class MyApp
{
    private int count = 0;
    public synchronized void upateVisitors() 
    {
       ++count; //increment the visitors count
    }
}

這段代碼可以保證原子性嗎？可以。
這段代碼可以保證可見性啊？可以。

那這里還有什么問題？

它使用了鎖從而引入了大量的延時和。詳情查看這里。這種方式開銷太大。

為了解決這個問題引入了原子構造器。如果我們使用AtomicInteger來記錄訪問量，也可以達到目的。

public class MyApp
{
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    public void upateVisitors() 
    {
       count.incrementAndGet(); //increment the visitors count
    }
}

支持原子操作的類如AtomicInteger，使用CAS來實現。CAS并沒有使用鎖，而是以一種很樂觀的方式來處理。它遵循以下幾步：

比較原始的值和我們已經獲得的值

如果這兩個值不同，說明中間有線程改變了值。否則它就會用新的值替代當前值。

看一下AtomicLong類中的代碼：

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

在JDK 8中上面的代碼被更改為一行代碼：

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

這一行代碼有何優點？

實際上，這一行是會由JIT翻譯為優化的指令序列的JVM內部函數。在x86架構中它就是一條CPU指令LOCK XADD，會比CAS循環的性能好很多。

現在考慮一下當我們有較高的爭用以及一些線程想要更??新相同的原子變量的可能性。在這種情況下，鎖可能會優于原子變量，但在實際的爭用級別中，原子變量的性能優于鎖。在Java 8 中引入了另外一個構件LongAdder。

LongAdder并不完全是AtomicLong的替代品，我們需要考慮以下因素：

當沒有爭用時，AtomicLong性能更好

LongAdder將分配Cells（在抽象類Striped64中聲明的final類）以避免消耗內存的爭用。所以如果我們有一個緊張的內存預算，我們應該更傾向于使用AtomicLong。

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