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Java CAS操作与Unsafe类详解

2021-02-27 12:55:23 来源:易采站长站 作者:

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Java CAS操作与Unsafe类详解

易采站长站,站长之家为您整理了Java CAS操作与Unsafe类详解的相关内容。

一、复习

计算机内存模型,synchronized和volatile关键字简介

二、两者对比

sychronized和volatile都解决了内存可见性问题
不同点:
(1)前者是独占锁,并且存在者上下文切换的开销以及线程重新调度的开销;后者是非阻塞算法,不会造成上下文切换的开销。
(2)前者可以保证操作的原子性,但是后者不能保证操作的原子性。

三、在什么情况下才会使用volatile

写入变量是不依赖当前值的,如果是依赖当前值的话,由于获取-计算-写入,三者不是原子性操作,而volatile是保证原子性操作的。 变量没有加锁的时候,如果变量加锁了,是可以保证内存的可见性的因此不需要再使用volatile

四、Java中的原子性操作

原子性操作通俗的来讲就是一组操作,要么都执行成功,要么都执行失败,不存在执行部分成功的情况 使用synchronized关键字既可以保证操作的原子性又可以保证内存的可见性,volatile只能保证内存的可见性,但是不能保证操作的原子性;synchronized固然好,但在高并发的情况下,由于它是一种独占锁,因此会引起性能低下的问题。

五、Java中的CAS操作

定义:CAS(compare and swap)比较并交换,这是JDK提供的一种非阻塞算法,它通过硬件保证了比较-更新的原子性问题。JDK中的Unsafe类提供了一系列的compareAndSwap*方法,下面以compareAndSwapLong为例进行讲解 boolean compare(Object obj,long offset,long expect,long update) 先分别解释一下各个参数,obj是一个对象的引用(也就是对象存储的地址),offset是相对于前面地址的偏移量,expect是一个预想的值,update代表如果和预想的值一样,那么就是使用update这个值来代替,并且返回true,否则返回false 这是处理器提供的一种原子性指令

六、ABA问题

描述:线程1获取变量x的值为A,然后尝试修改为B,但是此时如果有另一个线程修改了x的值为B,同时又修改成了A,那么线程2的这个A和线程1之前的A就不是同一个A了 产生原因:环形依赖,变量的值从A到B,然后又从B到A,这样只能一个方向轮转,如果是从A到B,然后从B到C就不会出现这种情况。 解决方式:JDK中的AtomicStampedReferece给每个变量一个时间戳,从而避免了ABA问题

七、Unsafe类

在JDK中的rt.jar包中有许多方法都是native的,这是一种硬件级别的操作,使用JNI来调用C++底层函数来操作。

1.long objectFieldOffset(Field field)

释义:获取某个对象的中的某个域值所在对象的中的内存偏移量

try{
 long value = Unsafe.objectFieldOffset(AutomicLong.class.getDeclaredField("value"));
}catch(Exception e){
 e.printStackTrace();
}

2.int arrayBaseOffset(Class arrayClass)

释义:获取数组中的第一个元素地址

3.int arrayIndexOffset(Class arrayClass)

释义:获取数组中第一个元素的字节大小

4.boolean compareAndSwapLong(Object obj,long offset,long expect,long update)

可以见上文

八、源码:

所在包:com.ruigege.OtherFoundationOfConcurrent2

https://github.com/ruigege66/ConcurrentJava

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