1. 獨(dú)占鎖：

屬于悲觀鎖，有共享資源，需要加鎖時(shí)，會以獨(dú)占鎖的方式導(dǎo)致其它需要獲取鎖才能執(zhí)行的線程掛起，等待持有鎖的錢程釋放鎖。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制，比如行鎖，表鎖等，讀鎖，寫鎖等，都是在做操作之前先上鎖。Java中synchronized和ReentrantLock等獨(dú)占鎖就是悲觀鎖的思想。

1.1 樂觀鎖的操作

多線程并發(fā)修改一個(gè)值時(shí)的實(shí)現(xiàn)：

public class SimulatedCAS {
	//加volatile的目的是利用其happens-before原則，保證線程可見性
     private volatile int value;
 
     public synchronized int getValue() { return value; }
 
    public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue) {
         int oldValue = value;
         if (value == expectedValue)
             value = newValue;
         return oldValue;
     }
}

2. 樂觀鎖：

總是假設(shè)最好的情況，每次去拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都認(rèn)為別人不會修改，所以不會上鎖，但是在更新的時(shí)候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個(gè)數(shù)據(jù)，可以使用版本號機(jī)制和CAS算法實(shí)現(xiàn)。樂觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類型，這樣可以提高吞吐量，像數(shù)據(jù)庫提供的類似于write_condition機(jī)制，其實(shí)都是提供的樂觀鎖。 在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子變量類就是使用了樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS實(shí)現(xiàn)的。樂觀鎖一般會使用版本號機(jī)制或CAS算法實(shí)現(xiàn)。

2.1 CAS操作

1. CAS 操作包含三個(gè)操作數(shù) —— 內(nèi)存位置（V）、預(yù)期原值（A）和新值(B)。如果內(nèi)存位置的值與預(yù)期原值相匹配，那么處理器會自動將該位置值更新為新值。否則，處理器不做任何操作。無論哪種情況，它都會在 CAS 指令之前返回該位置的值。（在 CAS 的一些特殊情況下將僅返回 CAS 是否成功，而不提取當(dāng)前值。）CAS 有效地說明了“我認(rèn)為位置 V 應(yīng)該包含值 A；如果包含該值，則將 B 放到這個(gè)位置；否則，不要更改該位置，只告訴我這個(gè)位置現(xiàn)在的值即可?！?/li>
2. 通常將 CAS 用于同步的方式是從地址 V 讀取值 A，執(zhí)行多步計(jì)算來獲得新值 B，然后使用 CAS 將 V 的值從 A 改為 B。如果 V 處的值尚未同時(shí)更改，則 CAS 操作成功。
3. 類似于 CAS 的指令允許算法執(zhí)行讀-修改-寫操作，而無需害怕其他線程同時(shí)修改變量，因?yàn)槿绻渌€程修改變量，那么 CAS 會檢測它（并失敗），算法可以對該操作重新計(jì)算。 CAS實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的操作：

public class CasCounter {
    private SimulatedCAS value;
    public int getValue() {
        return value.getValue();
    }
    public int increment() {
        int oldValue = value.getValue();
        while (value.compareAndSwap(oldValue, oldValue + 1) != oldValue)
            oldValue = value.getValue();
        return oldValue + 1;
    }
}

3. 原子變量類

JDK5.0之后加入了java.util.concurrent.atomic 包，其中的AtomicInteger； AtomicLong； AtomicReference； AtomicBoolean 等都是在CAS基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。

4. CAS的缺陷

1. 循環(huán)時(shí)間太長，如果自旋長時(shí)間不成功，會給cpu帶來極大的開銷，有興趣的可以使用JMH測試下AtomicLong 和 LongAdder的性能。
2. ABA問題： CAS需要檢查待操作值有沒有發(fā)生改變，如果沒有發(fā)生改變則更新。 但是存在這樣一種情況：如果一個(gè)值原來是A，變成了B，然后又變成了A，那么在CAS檢查的時(shí)候會發(fā)現(xiàn)沒有改變，但是實(shí)質(zhì)上它已經(jīng)發(fā)生了改變，這就是所謂的ABA問題。 在運(yùn)用CAS做Lock-Free操作中有一個(gè)經(jīng)典的ABA問題：比如線程1從內(nèi)存位置V中取出A，這時(shí)另一個(gè)線程2也從內(nèi)存中取出A，并且線程2進(jìn)行了操作之后變成了B，然線程2又將V位置數(shù)據(jù)變成了A，這時(shí)候線程1進(jìn)行CAS操作發(fā)現(xiàn)內(nèi)存中仍然是A，然后線程1 操作成功?？瓷先ナ浅晒α耍瑢?shí)際上有隱藏的問題： 現(xiàn)有一個(gè)用單向鏈表實(shí)現(xiàn)的FIFO堆棧，棧頂為A，這時(shí)線程1已經(jīng)知道A.next為B，然后希望用CAS將棧頂替換為B，在線程1執(zhí)行上面這條指令之前，線程2 介入，將A、B出棧，再push D、C、A,此時(shí)A位于棧頂，B已經(jīng)不在棧中；此時(shí)線程1執(zhí)行CAS，發(fā)現(xiàn)棧頂仍為A，所以CAS成功，即將棧頂變成B，但實(shí)際上此時(shí)B與 當(dāng)前棧中元素D、C沒有關(guān)系，B.next為null，這樣一來就直接把C、D丟掉了。 對于ABA問題其解決方案是加上版本號，即在每個(gè)變量都加上一個(gè)版本號，每次改變時(shí)加1，即A —> B —> A，變成A(1) —> B(2) —> A(3)。 java中AtomicStampedReference也實(shí)現(xiàn)了這個(gè)作用，它通過包裝[E,Integer]的元組來對對象標(biāo)記版本戳stamp，從而避免ABA問題。

public class AtomicTest {

	private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100);

	private static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference =
			new AtomicStampedReference<Integer>(99, 0);

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Thread thread1 = new Thread(() -> {
			atomicInteger.compareAndSet(99, 100);
			atomicInteger.compareAndSet(100, 99);
		});

		Thread thread2 = new Thread(() -> {
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
			}catch (InterruptedException e){
				e.printStackTrace();
			}
			boolean b = atomicInteger.compareAndSet(99, 100);
			System.out.println(b);

		});
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread1.join();
		thread2.join();

		Thread refT1 = new Thread(() -> {
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			atomicStampedReference.compareAndSet(99, 100,
					atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1);
			atomicStampedReference.compareAndSet(100, 99,
					atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1);
		});

		Thread refT2 = new Thread(() -> {
			int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
			System.out.println("before sleep : stamp = " + stamp);    // stamp = 0
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println("after sleep : stamp = " + atomicStampedReference.getStamp());//stamp = 1
			boolean c3 = atomicStampedReference.compareAndSet(99, 100, stamp, stamp+1);
			System.out.println(c3);        //false
		});
		refT1.start();
		refT2.start();
	}
}

結(jié)果如下：

true
before sleep : stamp = 0
after sleep : stamp = 2
false

也就是說AtomicInteger更新成功，而AtomicStampedReference更新失敗。

以上就是詳解java 中的CAS與ABA的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java 中的CAS與ABA的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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