Java CAS同步机制 原理详解（为什么并发环境下的COUNT自增操作不安全）: Atomic原子类底层用的不是传统意义的锁机制，而是无锁化的CAS机制，通过CAS机制保证多线程修改一个数值的安全性。
精彩理解: https://www.jianshu.com/p/21be831e851e ; https://blog.csdn.net/heyutao007/article/details/19975665 ;
备选参考：https://blog.csdn.net/tanga842428/article/details/52742698； https://www.cnblogs.com/yitong0768/p/4555445.html ；
CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。
这样处理的逻辑是，首先检查某块内存的值是否跟之前我读取时的一样，如不一样则表示期间此内存值已经被别的线程更改过，舍弃本次操作，否则说明期间没有其他线程对此内存值操作，可以把新值设置给此块内存。CAS的原子性是由 CPU的CPI硬件指令实现保证的，即调用native方法调用由C++编写的硬件级别指令，jdk中提供Unsafe类执行这些操作。
一.直入正题
现在有这么一个需求，需要实现一个支持并发的计数功能，例如下面的代码
public class Increment{
private int count=0；
//多线程环境下对count执行++操作
}
面试官可能会提供上述代码问你，你觉得这个操作有什么问题，如果你说没有问题，那么恭喜你，大兄嘚，你可以走了，面试到此结束！
如果你说这段代码有问题，因为在并发环境下对count进行自增运算是不安全，好了，兄嘚，你入坑了。接着面试官会问问什么不安全以及如何解决这个问题呢？
二.为什么并发环境下的count自增操作不安全
因为count++不是原子操作，而是三个原子操作的组合：
- 读取内存中的count值赋值给局部变量temp
- 执行temp+1操作
- 将temp赋值给count
所以如果两个线程同时执行count++操作的话，我们不能保证线程1按顺序执行完上述三步后线程2才开始执行。
面试官露出了满（yin）意（xian）的笑容，兄嘚你知道的太多了，好吧，咱们继续，既然你说这么操作是不安全的，那么怎么解决呢？
三.并发环境下count++不安全问题的解决方案
- synchronized加锁
public class Increment{
private int count=0；
public synchronized void add（）{
count++
}
}
加锁后代码变成上面这样了，好了现在就是线程安全的了，同一时间只有一个线程能加锁，其他线程需要等待锁，这样就不会出现count计数不准确的问题了。
面试官还是不想放过你，接着问，这个方案还有没有可能优化一下呢？
引入synchronized会造成多个线程排队的问题，所以同一时间只有一个线程执行，这样的锁有点儿“重量级”了
虽然随着Java版本更新，也对synchronized做了很多优化，但是处理这种简单的累加操作，仍然显得“太重了”。人家synchronized是可以解决更加复杂的并发编程场景和问题的。
而且，在这个场景下，你要是用synchronized，不就相当于让各个线程串行化了么？一个接一个的排队，加锁，处理数据，释放锁，下一个再进来。
2.高效的方案Atomic原子类
你思索片刻说：对于这种的count++类的操作，我们完全可以换一种做法，java并发包下面提供了一系列的Atomic原子类，比如说AtomicInteger
public class Increment{
private AtomicInteger count=new AtomicInteger（）；
public synchronized void add（）{
count.incrementAndGet();
}
}
多个线程可以并发的执行AtomicInteger的incrementAndGet()方法，意思就是给我把count的值累加1，接着返回累加后最新的值,实际上，Atomic原子类底层用的不是传统意义的锁机制，而是无锁化的CAS机制，通过CAS机制保证多线程修改一个数值的安全性。
你心想：看到没我都知道，这种事情难不倒我
这时面试官喝了口水说：小伙子懂得真多
你想这次面试应该问完了吧，可是没想到面试官接着又抛出一个问题：CAS底层实现原理是什么？
靠，没完了是吧，还问底层原理，也怪自己多嘴，非得说什么CAS，没办法，自己挖的坑说什么也得填上啊
流程图如下：
假如说有3个线程并发的要修改一个AtomicInteger的值，他们底层的机制如下：
首先，每个线程都会先获取当前的值，接着走一个原子的CAS操作，原子的意思就是这个CAS操作一定是自己完整执行完的，不会被别人打断。
然后CAS操作里，会比较一下，现在你的值是不是刚才我获取到的那个值啊？
如果是的话，OK！说明没人改过这个值，那你给我设置成累加1之后的一个值！
同理，如果有人在执行CAS的时候，发现自己之前获取的值跟当前的值不一样，会导致CAS失败，失败之后，进入一个无限循环，再次获取值，接着执行CAS操作！
说完连自己都佩服自己了
心想可以了吧，结果面试官又抛出一个问题：CAS有没有什么问题？
3.CAS性能优化
真是要了亲命了，还有完没完啊，我想静静了！！！！
这个CAS有什么问题呢？从上面的流程图其实可以看出来，比如说大量的线程同时并发修改一个AtomicInteger，可能有很多线程会不停的自旋，进入一个无限重复的循环中。
这些线程不停地获取值，然后发起CAS操作，但是发现这个值被别人改过了，于是再次进入下一个循环，获取值，发起CAS操作又失败了，再次进入下一个循环。
在大量线程高并发更新AtomicInteger的时候，这种问题可能会比较明显，导致大量线程空循环，自旋转，性能和效率都不是特别好，这个问题说到这里，恭喜你，你已经击败了80%的对手了大兄嘚！！！那么如何优化呢？
Java 8有一个新的类，LongAdder，他就是尝试使用分段CAS以及自动分段迁移的方式来大幅度提升多线程高并发执行CAS操作的性能，这个类具体是如何优化性能的呢？咱们看图说话：
LongAdder核心思想就是热点分离，这一点和ConcurrentHashMap的设计思想。就是将value值分离成一个数组，当多线程访问时，通过hash算法映射到其中的一个数字进行计数。而最终的结果，就是这些数组的求和累加。这样一来，就减小了锁的粒度
LongAddr的兄弟类如下：
说到这里面试官终于说话：行，这个问题就问道这里了！！！
Java CAS同步机制 原理详解（为什么并发环境下的COUNT自增操作不安全）: Atomic原子类底层用的不是传统意义的锁机制，而是无锁化的CAS机制，通过CAS机制保证多线程修改一个数值的安全性。的更多相关文章
- [转]DNS服务器原理详解与Centos6.x下搭建DNS服务器
转自:http://blog.it985.com/8958.html DNS 数据库的记录:正解,反解, Zone 的意义 通过DNS解析过程详解这篇文章,我们知道了要想访问www.zmit.cn,最 ...
- java线程同步： synchronized详解（转）
Java语言的关键字,当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候,能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码. 一.当两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this ...
- Java GC的工作原理详解
JVM学习笔记之JVM内存管理和JVM垃圾回收的概念,JVM内存结构由堆.栈.本地方法栈.方法区等部分组成,另外JVM分别对新生代下载地址 和旧生代采用不同的垃圾回收机制. 首先来看一下JVM内存结 ...
- 【Java基础】HashMap原理详解
哈希表(hash table) 也叫散列表,是一种非常重要的数据结构,应用场景及其丰富,许多缓存技术(比如memcached)的核心其实就是在内存中维护一张大的哈希表,本文会对java集合框架中Has ...
- Android4.3 屏蔽HOME按键返回桌面详解(源码环境下)
点击打开链接 首先声明我是做系统开发的(高通平台),所以下面介绍的方法并不适合应用开发者. 最经有个需求要屏蔽HOME按键返回桌面并且实现自己的功能,发现以前的方式报错用不了,上网搜索了一下,发现都是 ...
- CAS的ABA问题详解
CAS的ABA问题详解 ABA问题 在多线程场景下CAS会出现ABA问题,关于ABA问题这里简单科普下,例如有2个线程同时对同一个值(初始值为A)进行CAS操作,这三个线程如下 1.线程1,期望值为A ...
- 锁之“轻量级锁”原理详解(Lightweight Locking)
大家知道,Java的多线程安全是基于Lock机制实现的,而Lock的性能往往不如人意. 原因是,monitorenter与monitorexit这两个控制多线程同步的bytecode原语,是JVM依赖 ...
- 【转载】JAVA消息服务JMS规范及原理详解
转载:https://www.cnblogs.com/molao-doing/articles/6557305.html 作者: moyun- 一.简介 JMS即Java消息服务(Java Messa ...
- JAVA消息服务JMS规范及原理详解
JAVA消息服务JMS规范及原理详解 一.简介 JMS即Java消息服务(Java Message Service)应用程序接口,是一个Java平台中关于面向消息中间件(MOM)的API,用于在两个应 ...
随机推荐
- emacs安装及配置
目录 平台 安装 基本配置 配置文件结构 elpa仓库管理 主题配色 字体显示配置(解决中文卡顿) 插件配置 markdown 简介 markdown-mode markdown-toc org导出m ...
- CSS3动画与JS动画的优缺点？
JS动画: 缺点:1.JS在浏览器的主线程中运行,而主线程还有其他的js脚本,样式布局,绘制任务等,对其干扰可能导致线程出现阻塞,从而造成丢帧的情况. 2.JS动画代码复杂度高于CSS3动画. 优点: ...
- dsp 28335 ConfigCpuTimer()详细介绍
我自己的理解:写的不一定对,还请多指教: 从网上看到的好多都是复制粘贴的一个版本,感觉不太对 图上的是系统时钟(SYSCLKOUT)=75MHz; ConfigCpuTimer(&CpuTim ...
- webStorm activeCode
https://blog.csdn.net/qq_33183172/article/details/81491183
- 在用单片机接受串口数据的时候，第一位是0x0A
unsigned char data len=0; //命令字符串长度if(RI) //如果数据已经接收完,即RI=1{ RI=0; //对RI进行清零 cmd_buf[counter] = SBUF ...
- springboot整合mybatics PLUS
首先添加maven依赖: <dependency> <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId> <artifactI ...
- WCF分布式4：客户端访问寄宿在IIS中的WCF服务
部署过程比较简单,新建一个站点,指向服务的物理路径,设置一个端口.即可. 新建的站点对应一个应用程序池,设置应用程序池中的.NET版本为4.0 写一个测试客户端,访问IIS中的WCF服务,可能会出现, ...
- springboot 报错 Content type 'application/x-www-form-urlencoded;charset=UTF-8' not supported
开始 controller 方法写的是 @RequestMapping( value = "/add", method = RequestMethod.POST ) public ...
- 简单学完HTML+CSS+JS,现在开始看算法(第四版)----欧几里得算法
欧几里得算法 package euclidean_algorithm; import java.util.Scanner; /** * @author ALazy_cat * 欧几里得算法的自然语言描 ...
- django项目中购物车的实现
对于做项目而言,最重要的是分析清楚自己负责模块的思路,确定思路后,把每一步实现的步骤确定后,根据步骤,去实现代码,测试. 购物车的逻辑: 登录用户可以添加购物车,未登陆用户页可以添加到购物车 ...