So wenden Sie CAS in Java an

CAS-Erklärung:

CAS (vergleichen und tauschen), vergleichen und tauschen. 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 gemeinsamer Variablen verwendet, aber der volatile-Wert ist sichtbar und verhindert das erneute Schießen von Anweisungen (Ordnung), was nicht garantiert werden kann . 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 Beispiel ist die AtomicInteger-Klasse, AtomicInteger, threadsicher, das Folgende ist der Quellcode

#🎜🎜 #

Geben Sie „unsafe“ ein und sehen Sie sich die Do-while-Selbstschleife an. Die Selbstschleife hier dient dazu, zu beurteilen, ob der erwartete Originalwert nicht mit dem Originalwert übereinstimmt, und dann wird der Originalwert recycelt durch den CAS-Prozess, bis der neue Wert erfolgreich zugewiesen werden kann.

CAS-Vorteile

cas ist eine Idee der optimistischen Sperre und eine nicht blockierende, leichte optimistische Sperre. Nicht blockierend bezieht sich auf den Ausfall eines Threads Der Ausfall oder die Unterbrechung des Algorithmus sollte keine Auswirkungen auf andere Threads haben.

CAS-Nachteile

1. Die Zykluszeit ist lang, der Overhead ist groß und beansprucht CPU-Ressourcen. 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 beim Verlassen der Schleife die CPU-Pipeline geleert wird, die durch eine Verletzung der Speicherreihenfolge verursacht wird, wodurch die Ausführungseffizienz der CPU verbessert wird.

2. kann nur die atomare Operation einer gemeinsam genutzten Variablen garantieren. 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.

3. ABA-Problem

Lösen Sie das ABA-Problem (wenn Sie das Ende berücksichtigen, können Sie das Problem ignorieren wenn Sie den Prozess nicht berücksichtigen)

#🎜🎜 ## 🎜🎜#

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 mit der erwarteten Referenz übereinstimmt und ob das aktuelle Flag mit dem erwarteten Flag übereinstimmt. Wenn alle gleich sind, setzen Sie den Wert der Referenz und des Flags atomar auf der angegebene Aktualisierungswert.

1. Zeitpunkt der Verwendung von CAS

2. Wenn die Anzahl der Threads gering und die Wartezeit kurz ist, kann Spin Lock für CAS verwendet werden Versuchen Sie, die Sperre zu erhalten, was besser ist als synchronisiert. Effizient.
   

Die Anzahl der Threads ist groß und die Wartezeit ist lang. Die Verwendung von Spin-Locks wird nicht empfohlen und verbraucht viel CPU

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Das obige ist der detaillierte Inhalt vonSo wenden Sie CAS in Java an. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!