Java 中 CAS 机制在并发容器底层怎么应用才能提效

大婷姑娘_1911

大婷姑娘_1911

2026-10-15

860人浏览

原创

cas通过分段/分槽+原子操作减少锁竞争,如concurrenthashmap按桶cas、concurrentlinkedqueue用volatile+cas更新头尾指针;atomic类封装cas简化使用;但需规避aba问题并结合退避或锁降级。

java 中 cas 机制在并发容器底层怎么应用才能提效

CAS 在并发容器中如何减少锁竞争

并发容器如 ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue 并不依赖全局锁,而是把数据结构拆分成多个段(如 ConcurrentHashMap 的分段桶)或节点(如链表的 head/tail),对每个局部区域用 CAS 操作做原子更新。比如 put 操作只对目标 hash 桶加 CAS,其他桶完全不受影响。这样线程间冲突概率大幅下降,避免了 synchronized 或 ReentrantLock 带来的串行化瓶颈。

CAS 支撑无锁数据结构的核心逻辑

以 ConcurrentLinkedQueue 为例:它用 volatile + CAS 实现头尾指针的原子移动。入队时,线程先读取 tail,构造新节点,再用 CAS 尝试将 tail.next 设为新节点;若失败(tail 已被其他线程更新),就重新读取最新 tail 继续重试。整个过程没有锁,也没有阻塞,CPU 利用率高、延迟低,特别适合高吞吐、低延迟场景。

OpenJDK 24
OpenJDK 24

OpenJDK 24 Windows x64 官方参考实现(24+36),适合 Windows 环境进行 Java 开发、编译、运行和版本兼容性验证。

下载

原子类封装 CAS,让业务代码免于手动重试

Java 并发包把底层 Unsafe 的 CAS 封装进 AtomicInteger、AtomicReference 等类,提供 incrementAndGet()、compareAndSet() 等易用接口。ConcurrentHashMap 内部统计 size 用的是 CounterCell[] 数组配合 AtomicLong,每个线程先尝试 CAS 更新自己的槽位,失败再扩容或重试——这种“分槽+CAS”策略比单个 volatile long 自增快数倍,也比 synchronized 更轻量。

注意 CAS 不是万能,要避开 ABA 和循环开销

单纯依赖 CAS 可能引发 ABA 问题(值从 A→B→A,CAS 误判为未变),ConcurrentHashMap 用版本号+地址复合判断规避;而高频失败的 CAS 会带来 CPU 空转,所以实际设计中常结合自旋阈值、退避策略(如 Thread.onSpinWait())或降级为锁。例如 ConcurrentHashMap 在链表转红黑树阶段,会用 synchronized 锁住首节点,避免 CAS 在复杂结构变更中陷入无限重试。

Java免费学习笔记:立即使用
解锁 Java 大师之旅:从入门到精通的终极指南

相关文章

PHP速学视频免费教程(入门到精通)
PHP速学视频免费教程(入门到精通)

PHP怎么学习?PHP怎么入门?PHP在哪学?PHP怎么学才快?不用担心,这里为大家提供了PHP速学教程(入门到精通),有需要的小伙伴保存下载就能学习啦!

下载

相关标签:

java

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

相关专题

更多
java
java

Java是一个通用术语,用于表示Java软件及其组件,包括“Java运行时环境 (JRE)”、“Java虚拟机 (JVM)”以及“插件”。php中文网还为大家带了Java相关下载资源、相关课程以及相关文章等内容,供大家免费下载使用。

2023.06.15

10417

6

java正则表达式语法
java正则表达式语法

java正则表达式语法是一种模式匹配工具,它非常有用,可以在处理文本和字符串时快速地查找、替换、验证和提取特定的模式和数据。本专题提供java正则表达式语法的相关文章、下载和专题,供大家免费下载体验。

2023.07.05

7562

9

java自学难吗
java自学难吗

Java自学并不难。Java语言相对于其他一些编程语言而言,有着较为简洁和易读的语法,本专题为大家提供java自学难吗相关的文章,大家可以免费体验。

2023.07.31

6612

8

java配置jdk环境变量
java配置jdk环境变量

Java是一种广泛使用的高级编程语言,用于开发各种类型的应用程序。为了能够在计算机上正确运行和编译Java代码,需要正确配置Java Development Kit(JDK)环境变量。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.01

1124

3

java保留两位小数
java保留两位小数

Java是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言。在Java中,保留两位小数是指在进行数值计算或输出时,限制小数部分只有两位有效数字,并将多余的位数进行四舍五入或截取。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2023.08.02

928

3

java基本数据类型
java基本数据类型

java基本数据类型有:1、byte;2、short;3、int;4、long;5、float;6、double;7、char;8、boolean。本专题为大家提供java基本数据类型的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

1376

5

java有什么用
java有什么用

java可以开发应用程序、移动应用、Web应用、企业级应用、嵌入式系统等方面。本专题为大家提供java有什么用的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

2023.08.02

2749

5

java在线网站
java在线网站

Java在线网站是指提供Java编程学习、实践和交流平台的网络服务。近年来,随着Java语言在软件开发领域的广泛应用,越来越多的人对Java编程感兴趣,并希望能够通过在线网站来学习和提高自己的Java编程技能。php中文网给大家带来了相关的视频、教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读和下载。

2023.08.03

20051

3

配置java环境变量
配置java环境变量

配置Java环境变量是为了让操作系统能够识别和使用Java的相关命令和功能。本专题为大家提供配置java环境变量相关文章,帮助大家解决问题。

2023.08.03

1215

8

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
dev.java 官方:Learn Java
dev.java 官方:Learn Java

共0课时 | 0人学习

Java JDBC数据库连接官方教程
Java JDBC数据库连接官方教程

共0课时 | 0人学习