Erfahren Sie mehr über CAS in Java

Dieser Artikel bringt Ihnen verwandte Probleme zu Java, die hauptsächlich Probleme im Zusammenhang mit CAS (Vergleichen und Tauschen) vorstellen, der den Leistungsverlust beheben kann, der durch die Verwendung von Sperren in parallelen Situationen mit mehreren Threads verursacht wird. Ich hoffe, es wird für alle hilfreich sein.

Empfohlenes Lernen: „Java-Tutorial“

CAS-Erklärung:

CAS (vergleichen und austauschen), vergleichen und austauschen. Ein Mechanismus, der den durch die Verwendung von Sperren in Situationen mit mehreren Threads verursachten Leistungsverlust beheben kann. Die CAS-Operation enthält drei Operanden: Speicherort (V), erwarteter Originalwert (A) und neuer Wert (B). Wenn der Wert eines Speicherorts mit dem erwarteten Originalwert übereinstimmt, aktualisiert der Prozessor den Ort automatisch auf den neuen Wert. Ansonsten macht der Prozessor nichts. Ein Thread ruft den Num-Wert aus dem Hauptspeicher ab und verarbeitet Num. Beim Schreiben des Werts vergleicht der Thread den ersten Num-Wert mit dem Num-Wert im Hauptspeicher. Wenn sie gleich sind, ist der geänderte Wert Num Wenn sie nicht gleich sind, wird der Vergleich solange wiederholt, bis er erfolgreich ist.

CAS-Generierung:

Das Schlüsselwort volatile wird häufig beim Ändern gemeinsam genutzter Variablen verwendet, aber der flüchtige Wert ist sichtbar und verhindert das erneute Schießen von Anweisungen (Ordnung), und die Atomizität kann nicht garantiert werden. Obwohl es im Einzelthread kein Problem gibt, treten beim Multithreading verschiedene Probleme auf, die zu unsicheren Phänomenen vor Ort führen. Daher wurde CAS nach jdk1.5 erstellt und verwendet CPU-Grundelemente (unteilbar, kontinuierlich und ununterbrochen), um die Atomizität von Vor-Ort-Vorgängen sicherzustellen.

CAS-Anwendung:

Das neue java.util.concurrent (JUC) in JDK1.5 basiert auf CAS. Im Vergleich zum synchronisierten Sperrmechanismus ist CAS eine übliche Implementierung nicht blockierender Algorithmen. Daher hat JUC seine Leistung erheblich verbessert.

Zum BeispielAtomicInteger-Klasse, AtomicInteger ist threadsicher, der Quellcode ist unten

EnterunsicherSiehedo while. Selbstschleifend, selbst- Durch die Schleife hier wird der erwartete Originalwert beurteilt. Wenn er nicht mit dem Originalwert übereinstimmt, wird der Originalwert recycelt und der CAS-Prozess erneut durchlaufen, bis der neue Wert erfolgreich zugewiesen werden kann. CAS-Vorteile

cas ist eine optimistische Sperridee und eine nicht blockierende, leichte optimistische Sperre. Nicht blockierend bedeutet, dass der Ausfall oder die Unterbrechung eines Threads keinen Einfluss auf den Ausfall oder die Unterbrechung anderer Threads haben sollte Algorithmus.

CAS-Nachteile

Lange Zykluszeit und hoher Overhead, der CPU-Ressourcen beansprucht. Wenn die Spin-Sperre über einen längeren Zeitraum ausfällt, wird die CPU stark belastet. Wenn die JVM den vom Prozessor bereitgestellten Pausenbefehl unterstützen kann, wird die Effizienz bis zu einem gewissen Grad verbessert. Der Pausenbefehl hat zwei Funktionen: Erstens kann er den Pipeline-Ausführungsbefehl verzögern (De-Pipeline), sodass die CPU dies nicht tut verbrauchen zu viele Ausführungsressourcen. Das Ausmaß der Verzögerung hängt von der Implementierung ab und bei einigen Prozessoren ist die Verzögerung gleich Null. Zweitens kann dadurch vermieden werden, dass die CPU-Pipeline beim Verlassen der Schleife durch eine Verletzung der Speicherreihenfolge geleert wird, wodurch die Ausführungseffizienz der CPU verbessert wird.

1. Nur atomare Operationen an einer gemeinsam genutzten Variablen können garantiert werden. Wenn wir eine Operation an einer gemeinsam genutzten Variablen ausführen, können wir zyklische CAS verwenden, um atomare Operationen sicherzustellen. Wenn jedoch mehrere gemeinsam genutzte Variablen bearbeitet werden, kann zyklisches CAS die Atomizität der Operation nicht garantieren a Der Trick besteht darin, mehrere gemeinsam genutzte Variablen für den Betrieb zu einer gemeinsam genutzten Variablen zusammenzuführen. Beispielsweise gibt es zwei gemeinsam genutzte Variablen i = 2, j = a, ij = 2a zusammenführen und dann CAS verwenden, um ij zu betreiben. Ab Java 1.5 stellt JDK die AtomicReference-Klasse bereit, um die Atomizität zwischen Referenzobjekten sicherzustellen. Sie können mehrere Variablen in ein Objekt einfügen, um CAS-Operationen durchzuführen.
2. ABA-Problem
3. Lösen Sie das ABA-Problem (wenn Sie das Ende berücksichtigen, können Sie das Problem ignorieren, wenn Sie den Prozess nicht berücksichtigen)

1. Versionsnummer hinzufügen
2. AtomicStampedReference
   

Ab Java 1.5 stellt das Atompaket von JDK eine Klasse AtomicStampedReference zur Lösung des ABA-Problems bereit. Die Methode „compareAndSet“ dieser Klasse prüft zunächst, ob die aktuelle Referenz gleich der erwarteten Referenz ist und ob das aktuelle Flag gleich dem erwarteten Flag ist. Wenn alle gleich sind, setzen Sie den Wert der Referenz und des Flags atomar auf der angegebene Aktualisierungswert.

Zeit für die Verwendung von CAS

1. Wenn die Anzahl der Threads gering und die Wartezeit kurz ist, kann CAS mit Spin Lock versuchen, die Sperre zu erhalten, was effizienter als synchronisiert ist.
2. Die Anzahl der Threads ist groß und die Wartezeit ist lang. Es wird nicht empfohlen, Spin-Locks zu verwenden, da dies viel CPU beansprucht. Lernempfehlung: „
Java-Lern-Tutorial

“

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