什么是非阻塞同步

非阻塞同步的意思是多個(gè)線程在競爭相同的數(shù)據(jù)時(shí)候不會(huì)發(fā)生阻塞，從而能夠在更加細(xì)粒度的維度上進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而極大的減少線程調(diào)度的開銷，從而提升效率。非阻塞算法不存在鎖的機(jī)制也就不存在死鎖的問題。

在基于鎖的算法中，如果一個(gè)線程持有了鎖，那么其他的線程將無法進(jìn)行下去。使用鎖雖然可以保證對資源的一致性訪問，但是在掛起和恢復(fù)線程的執(zhí)行過程中存在非常大的開銷，如果鎖上面存在著大量的競爭，那么有可能調(diào)度開銷比實(shí)際工作開銷還要高。

悲觀鎖和樂觀鎖

我們知道獨(dú)占鎖是一個(gè)悲觀鎖，悲觀鎖的意思就是假設(shè)最壞的情況，如果你不鎖定該資源，那么就有其他的線程會(huì)修改該資源。悲觀鎖雖然可以保證任務(wù)的順利執(zhí)行，但是效率不高。

樂觀鎖就是假設(shè)其他的線程不會(huì)更改要處理的資源，但是我們在更新資源的時(shí)候需要判斷該資源是否被別的線程所更改。如果被更改那么更新失敗，我們可以重試，如果沒有被更改，那么更新成功。

使用樂觀鎖的前提是假設(shè)大多數(shù)時(shí)間系統(tǒng)對資源的更新是不會(huì)產(chǎn)生沖突的。

樂觀鎖的原子性比較和更新操作，一般都是由底層的硬件支持的。

CAS

大多數(shù)的處理器都實(shí)現(xiàn)了一個(gè)CAS指令（compare and swap）,通常來說一個(gè)CAS接收三個(gè)參數(shù)，數(shù)據(jù)的現(xiàn)值V，進(jìn)行比較的值A(chǔ)，準(zhǔn)備寫入的值B。只有當(dāng)V和A相等的時(shí)候，才會(huì)寫入B。無論是否寫入成功，都會(huì)返回V。翻譯過來就是“我認(rèn)為V現(xiàn)在的值是A，如果是那么將V的值更新為B，否則不修改V的值，并告訴我現(xiàn)在V的值是多少。”

這就是CAS的含義，JDK中的并發(fā)類是通過使用Unsafe類來使用CAS的，我們可以自己構(gòu)建一個(gè)并發(fā)類，如下所示：

public class CasCounter {

    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;
    private volatile int value;

    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                    (CasCounter.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

    public CasCounter(int initialValue) {
        value = initialValue;
    }

    public CasCounter() {
    }

    public final int get() {
        return value;
    }

    public final void set(int newValue) {
        value = newValue;
    }

    public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

}

上面的例子中，我們定義了一個(gè)原子操作compareAndSet， 它內(nèi)部調(diào)用了unsafe的compareAndSwapInt方法。

看起來上面的CAS使用比直接使用鎖復(fù)雜，但實(shí)際上在JVM中實(shí)現(xiàn)鎖定時(shí)需要遍歷JVM中一條非常復(fù)雜的代碼路徑，并可能導(dǎo)致操作系統(tǒng)級(jí)的鎖定，線程掛機(jī)和上下文切換等操作。在最好的情況下，鎖定需要執(zhí)行一次CAS命令。

CAS的主要缺點(diǎn)就是需要調(diào)用者自己來處理競爭問題（重試，回退，放棄），而在鎖中可以自動(dòng)處理這些問題。

前面的文章我們也講到了原子變量，原子變量的底層就是使用CAS。

以上就是淺談Java非阻塞同步機(jī)制和CAS的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java非阻塞同步機(jī)制和CAS的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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