乐观锁_乐观锁VS悲观锁

乐观锁 VS 悲观锁

悲观锁&＃xff1a;总是假设最坏的情况&＃xff0c;每次取数据时都认为其他线程会修改&＃xff0c;所以都会加锁&＃xff08;读锁、写锁、行锁等&＃xff09;&＃xff0c;当其他线程想要访问数据时&＃xff0c;都需要阻塞挂起。

乐观锁&＃xff1a;总是认为不会产生并发问题&＃xff0c;每次去取数据的时候总认为不会有其他线程对数据进行修改&＃xff0c;因此不会上锁&＃xff0c;但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改。
乐观锁在Java中通过使用无锁来实现&＃xff0c;常用的是CAS&＃xff0c;Java中原子类的递增就是通过CAS自旋实现。

CAS

CAS全称 Compare And Swap&＃xff08;比较与交换&＃xff09;&＃xff0c;是一种无锁算法。在不使用锁&＃xff08;没有线程被阻塞&＃xff09;的情况下实现多线程之间的变量同步。java.util.concurrent包中的原子类就是通过CAS来实现了乐观锁。

一个 CAS 涉及到以下操作&＃xff1a;
我们假设内存中的原数据V&＃xff0c;旧的预期值A&＃xff0c;需要修改的新值B&＃xff0c;

1. 比较 A 与 V 是否相等。&＃xff08;比较&＃xff09;
2. 如果比较相等&＃xff0c;将 B 写入 V。&＃xff08;交换&＃xff09;
3. 返回操作是否成功。

CAS的底层原理

• 调用 Unsafe 类中的 CAS 方法&＃xff0c;JVM 会帮我们实现出 CAS 汇编指令
• 这是一种完全依赖于硬件的功能&＃xff0c;通过它实现原子操作
• 原语的执行必须是连续的&＃xff0c;在执行过程中不允许被中断&＃xff0c;CAS 是 CUP 的一条原子指令

CAS的三大问题

• 如果 CAS 长时间一直不成功&＃xff0c;会给 CPU 带来很大的开销&＃xff0c;在Java的实现中是一只通过while循环自旋CAS获取锁。
• 只能保证一个共享变量的原子操作
• 引出了 ABA 问题

ABA问题

CAS需要在操作值的时候检查内存值是否发生变化&＃xff0c;没有发生变化才会更新内存值。但是如果内存值原来是A&＃xff0c;后来变成了B&＃xff0c;然后又变成了A&＃xff0c;那么CAS进行检查时会发现值没有发生变化&＃xff0c;但是实际上是有变化的。

如何解决ABA问题
加入版本信息&＃xff0c;例如携带 AtomicStampedReference 之类的时间戳作为版本信息&＃xff0c;保证不会出现老的值。

UnSafe

Unsafe类是在sun.misc包下&＃xff0c;不属于Java标准。但是很多Java的基础类库&＃xff0c;包括一些被广泛使用的高性能开发库都是基于Unsafe类开发的&＃xff0c;比如Netty、Cassandra、Hadoop、Kafka等。Unsafe类在提升Java运行效率&＃xff0c;增强Java语言底层操作能力方面起了很大的作用。

使用Unsafe可用来直接访问系统内存资源并进行自主管理&＃xff0c;Unsafe类在提升Java运行效率&＃xff0c;增强Java语言底层操作能力方面起了很大的作用。

Unsafe可认为是Java中留下的后门&＃xff0c;提供了一些低层次操作&＃xff0c;如直接内存访问、线程调度等。

这个类的提供了一些绕开JVM的更底层功能&＃xff0c;基于它的实现可以提高效率。但是&＃xff0c;它是一把双刃剑&＃xff1a;正如它的名字所预示的那样&＃xff0c;它是Unsafe的&＃xff0c;它所分配的内存需要手动free&＃xff08;不被GC回收&＃xff09;。如果对Unsafe类理解的不够透彻&＃xff0c;就进行使用的话&＃xff0c;就等于给自己挖了无形之坑&＃xff0c;最为致命。