Java의 CAS에 대해 자세히 알아보기

이 글에서는 CAS(비교 및 교환), 비교 및 ​​교환과 관련된 문제를 주로 소개하는 java에 대한 관련 문제를 소개합니다. 이는 다중 스레드 병렬 상황에서 잠금을 사용하여 발생하는 성능 손실을 해결할 수 있는 메커니즘입니다. 모든 사람에게 도움이 되기를 바랍니다.

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CAS 설명:

CAS(비교 및 교환), 비교 및 ​​교환. 다중 스레드 병렬 상황에서 잠금 사용으로 인해 발생하는 성능 손실을 해결할 수 있는 메커니즘입니다. CAS 연산에는 메모리 위치(V), 예상 원래 값(A), 새 값(B)의 세 가지 피연산자가 포함됩니다. 메모리 위치의 값이 예상되는 원래 값과 일치하면 프로세서는 자동으로 위치 값을 새 값으로 업데이트합니다. 그렇지 않으면 프로세서는 아무 작업도 수행하지 않습니다. 스레드는 주 메모리에서 num 값을 가져오고 num에서 작동합니다. 값을 쓸 때 스레드는 얻은 첫 번째 num 값을 주 메모리의 num 값과 비교합니다. 변경된 값은 num입니다. 주 메모리에 기록되지 않으면 성공할 때까지 비교가 반복됩니다.

CAS 생성:

휘발성 키워드는 공유변수를 수정할 때 자주 사용하는데, 휘발성 값은 가시성을 갖고 명령 재실행(질서성)을 금지하며 원자성을 보장할 수 없습니다. 싱글 쓰레드에서는 문제가 없더라도 멀티 쓰레드에서는 다양한 문제가 발생하여 현장에서 불안전한 현상이 발생하게 됩니다. 따라서 CAS는 jdk1.5 이후에 제작되었으며 CPU 기본 요소(분할할 수 없고 연속적이며 중단되지 않음)를 사용하여 현장 작업의 원자성을 보장합니다.

CAS 애플리케이션:

JDK1.5의 새로운 java.util.concurrent(JUC)는 CAS를 기반으로 구축되었습니다. 동기화된 잠금 메커니즘과 비교하여 CAS는 비차단 알고리즘의 일반적인 구현입니다. 따라서 JUC는 성능을 크게 향상시켰습니다.

예를 들어AtomicInteger 클래스의 AtomicInteger는 스레드로부터 안전하며 소스 코드는 다음과 같습니다

EnterunsafeSee while 자체 순환, 자체- 여기서 looping은 예상되는 원래 값을 판단하는 것입니다 원래 값과 일치하지 않으면 원래 값을 재활용하고 새 값이 성공적으로 할당될 때까지 CAS 과정을 다시 거칩니다. CAS 장점

cas는 낙관적 잠금 아이디어이며 비차단, 경량의 낙관적 잠금입니다. 비차단이란 한 스레드의 실패 또는 정지가 다른 스레드의 실패 또는 정지에 영향을 주어서는 안 된다는 것을 의미합니다. 연산.

CAS 단점

긴 사이클 시간, 높은 오버헤드, CPU 리소스 점유. 스핀 잠금이 오랫동안 실패하면 CPU에 많은 오버헤드가 발생합니다. JVM이 프로세서에서 제공하는 일시 중지 명령을 지원할 수 있으면 효율성이 어느 정도 향상됩니다. 일시 중지 명령에는 두 가지 기능이 있습니다. 첫째, CPU가 파이프라인 실행 명령을 지연(디파이프라인)할 수 있습니다. 실행 리소스를 너무 많이 소비합니다. 지연 정도는 구현에 따라 다르며 일부 프로세서에서는 지연이 0입니다. 둘째, 루프를 종료할 때 메모리 순서 위반으로 인해 발생하는 CPU 파이프라인 플러시를 방지하여 CPU의 실행 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

1. 공유 변수에 대한 원자적 연산만 보장될 수 있습니다. 공유 변수에 대한 연산을 수행할 때 순환 CAS를 사용하여 원자성 연산을 보장할 수 있습니다. 그러나 여러 공유 변수에 대해 연산을 수행하는 경우 순환 CAS는 연산의 원자성을 보장할 수 없습니다. a 비결은 여러 공유 변수를 하나의 공유 변수로 병합하여 작업하는 것입니다. 예를 들어, i=2, j=a 두 개의 공유변수가 있고, ij=2a를 병합한 후 CAS를 이용하여 ij를 연산합니다. Java 1.5부터 JDK는 참조 객체 간의 원자성을 보장하기 위해 AtomicReference 클래스를 제공합니다. 하나의 객체에 여러 변수를 넣어 CAS 작업을 수행할 수 있습니다.
2. ABA 문제
3. ABA 문제를 풀어보세요. (결말을 생각한다면 과정을 고려하지 않으면 문제를 무시해도 됩니다)

1. 버전 번호 추가
2. AtomicStampedReference
   

Java 1.5부터 JDK의 Atomic 패키지는 ABA 문제를 해결하기 위해 AtomicStampedReference 클래스를 제공합니다. 이 클래스의 CompareAndSet 메서드는 먼저 현재 참조가 예상 참조와 같은지 확인하고, 현재 플래그가 예상 플래그와 같은지 여부를 모두 동일하면 참조 값과 플래그를 원자적으로 설정합니다. 주어진 업데이트 값.

CAS 사용 시간

1. 스레드 수가 적고 대기 시간이 짧은 경우 CAS에서 스핀 잠금을 사용하여 잠금을 얻으려고 시도할 수 있으며 이는 동기화보다 효율적입니다.
2. 스레드 수가 많고 대기 시간이 깁니다. CPU를 많이 차지하므로 사용하지 않는 것이 좋습니다.

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