Question

我正在研究java.util.concurrent库并在源代码中找到许多无限循环，就像这个

//java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger by Doug Lea
public final int getAndSet(int newValue) {
    for (;;) {
        int current = get();
        if (compareAndSet(current, newValue))
            return current;
    }
}

我想知道，在什么情况下实际值不能等于预期值（在这种情况下compareAndSet返回false）？

Answer 1

许多现代CPU都compareAndSet()映射到原子硬件操作。这意味着，它是线程安全的而不需要同步（相比之下，这是一个相对昂贵的操作）。但是，它只有compareAndSet()本身就是原子，所以为getAndSet()（即将变量设置为给定值并返回它当时的值，而不可能将其设置为两者之间的不同值）代码使用技巧：首先获取值，然后使用刚刚获得的值和新值尝试compareAndSet()。如果失败，则变量由中间的另一个线程操纵，代码再次尝试。

如果compareAndSet()很少失败，即如果没有太多线程同时写入变量，这比使用同步更快。在许多线程始终写入变量的极端情况下，同步实际上可以更快，因为虽然存在同步开销，但是其他尝试访问变量的线程将等待并在轮到它时被唤醒，而不是不得不重复重试。

Answer 2

当在另一个线程中修改该值时，get（）和compareAndSet（）可以看到不同的值。这是并发库需要担心的事情。

Answer 3

这是不无限循环，在处理TAS（测试和设置）算法时，这是一种很好的做法。循环的作用是（a）从内存中读取（应该是易失性语义）（b）计算新值（c）如果旧值未同时更改，则写入新值。< / p>

在数据库领域，这称为乐观锁定。它利用了大多数共享内存的并发更新是无争用的事实，在这种情况下，这是最便宜的方法。

事实上，这基本上是无偏见的Lock在无竞争情况下会做的事情。它将读取锁的值，如果它被解锁，它将执行线程ID的CAS，如果成功，则现在保持锁。如果失败，其他人首先获得锁定。锁定虽然以一种更复杂的方式处理失败案例，而不仅仅是一遍又一遍地重试op。他们会继续阅读它一段时间，因为锁被快速解锁（旋转锁定）然后通常进入睡眠状态以让其他线程进入直到轮到他们（指数退避）。

Answer 4

以下是compareAndSet操作的实际用法：假设您设计了一个计算多线程内容的算法。

每个线程都会记住一个旧值，并根据它执行复杂的计算。

然后，如果旧值尚未被另一个计算线程更改，则它只想设置新结果。如果旧值不是预期值，则线程会丢弃其自己的工作，获取新值并重新开始计算。它使用compareAndSet。

其他线程保证只获得新值以继续计算。

“无限”循环用于实现“忙等待”，这可能比将线程置于睡眠状态要便宜得多，尤其是当线程争用率较低时。

干杯！

java.util.concurrent代码审查

4 个答案: