自旋锁 (spinlock)
CAS 是实现自旋锁的基础,CAS 利用 CPU 指令保证了操作的原子性,以达到锁的效果,至于自旋呢,看字面意思也很明白,自己旋转。是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞,而是采用循环的方式去尝试获取锁,当线程发现锁被占用时,会不断循环判断锁的状态,直到获取。这样的好处是减少线程上下文切换的消耗,缺点是循环会消耗CPU
AtomicInteger.getAndIncrement()中的自旋锁案例
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
int var5;
do {
var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
return var5;
}
CAS 缺点
- 一直循环开销大
我们可以看到getAndAddInt方法执行时,有个do while,如果CAS失败,会一直进行尝试。如果CAS长时间一直不成功,可能会给CPU带来很大的开销。 - CAS会导致“ABA问题”
CAS算法实现一个重要前提需要取出内存中某时刻的数据并在当下时刻比较并替换,那么在这个时间差类会导致数据的变化比如说一个线程1从内存位置V中取出A,这时候另一个线程2也从内存中取出A,并且线程2进行了一些操作将值变成了B然后线程2又将V位置的数据变成A,这时候线程1进行CAS操作发现内存中仍然是A,预期OK,然后线程1操作成功。尽管线程1的CAS操作成功,但是不代表这个过程就是没有问题的。
自旋锁实现案例
public class SpinLockDemo {
AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();
//获取锁
public void lock() {
//获取当前线程
Thread thread = Thread.currentThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---come in")
//如果线程为空 ,将atomicRefernce 赋值为当前线程否则 将一直循环
while (!atomicReference.compareAndSet(null, thread)) {
}
}
//释放锁
public void unLock() {
//获取当前线程
Thread thread = Thread.currentThread();
//如果当atomicRefernce 中为当前线程 则滞空
atomicReference.compareAndSet(thread, null);
}
//使用锁
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();
spinLockDemo.lock();
try {
System.out.println("A线程获取锁");
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
spinLockDemo.unLock();
}, "A").start();
new Thread(() -> {
SpinLockDemo spinLockDemo = new SpinLockDemo();
spinLockDemo.lock();
try {
System.out.println("B线程获取锁");
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
spinLockDemo.unLock();
}, "B").start();
}
}
解决ABA 问题
使用 AtomicStampedReference 添加版本号 ,解决版本号问题,不仅要毕竟值,还要毕竟版本号