cas除了原子类还有那些用法?

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CAS(Compare-And-Swap)是一种用于实现多线程同步的机制,它涉及三个操作数:内存位置(V)、预期原值(A)和新值(B)。如果内存位置的值与预期原值相匹配,那么处理器会自动将该位置值更新为新值。CAS是一种无锁编程的基础构建块,它在Java中主要通过原子类实现,如AtomicIntegerAtomicLong等。

除了原子类,CAS在Java中还有其他用法:

1. Unsafe 类

Java的sun.misc.Unsafe类提供了底层的、不安全的操作,包括直接内存访问和CAS操作。Unsafe类中的compareAndSwapIntcompareAndSwapLongcompareAndSwapObject方法直接映射到硬件的CAS指令,允许开发者在特定变量上执行原子操作。

2. LongAdder 和 LongAccumulator

Java 8 引入了LongAdderLongAccumulator类,它们在内部使用了CAS操作来提供高性能的原子操作。这些类在高并发场景下比原子类有更好的性能,因为它们减少了线程之间的竞争。

3. AQS (AbstractQueuedSynchronizer)

Java的java.util.concurrent.locks包中的许多同步器(如ReentrantLockCountDownLatchSemaphore等)都是基于AQS实现的。AQS内部使用了CAS操作来管理同步状态。

4. 原子字段更新器

AtomicIntegerFieldUpdaterAtomicLongFieldUpdaterAtomicReferenceFieldUpdater类允许你以原子方式更新对象的字段,而不是整个对象。这些更新器在内部使用CAS操作来保证字段更新的原子性。

5. 自定义锁和同步器

开发者可以使用CAS操作来构建自己的锁或其他同步器,例如实现一个自旋锁或者其他复杂的并发数据结构。

6. 并发数据结构

Java并发包中的一些数据结构,如ConcurrentHashMapConcurrentLinkedQueue,在内部使用CAS操作来保证线程安全,同时提供高性能的并发访问。

7. 原子数组

AtomicIntegerArrayAtomicLongArrayAtomicReferenceArray类提供了对数组元素的原子操作,这些类在内部使用CAS来实现这些操作。

总结

CAS是实现同步和并发控制的基本工具,它不仅仅局限于原子类,而是在Java的并发编程中广泛使用,包括底层的Unsafe操作、高级的同步器、并发数据结构以及自定义的锁和原子操作。CAS的无锁特性使得它在高并发场景下非常有用,但同时也需要注意正确使用,以避免ABA问题和性能问题。

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