深入浅出ConcurrentHashMap1.8+CAS+volatile
1.深入浅出CAS
前言
CAS(Compare and Swap),即比较并替换,实现并发算法时常用到的一种技术,Doug lea大神在java同步器中大量使用了CAS技术,鬼斧神工的实现了多线程执行的安全性。CAS原理(也可以理解为乐观锁)保证了原子
CAS的思想很简单:三个参数,一个当前内存值V、旧的预期值A、即将更新的值B,当且仅当预期值A和内存值V相同时,将内存值修改为B并返回true,否则什么都不做,并返回false。
CAS缺点
CAS存在一个很明显的问题,即ABA问题。
问题:如果变量V初次读取的时候是A,并且在准备赋值的时候检查到它仍然是A,那能说明它的值没有被其他线程修改过了吗?
如果在这段期间曾经被改成B,然后又改回A,那CAS操作就会误认为它从来没有被修改过。针对这种情况,java并发包中提供了一个带有标记的原子引用类AtomicStampedReference
,它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。
2.volatile关键字
前言
volatile作为java中的关键词之一,用以声明变量的值可能随时会别的线程修改,使用volatile修饰的变量会强制将修改的值立即写入主存,主存中值的更新会使缓存中的值失效(非volatile变量不具备这样的特性,非volatile变量的值会被缓存,线程A更新了这个值,线程B读取这个变量的值时可能读到的并不是是线程A更新后的值)。volatile会禁止指令重排。
2.1 volatile特性
volatile具有可见性、有序性,不具备原子性。
注意,volatile不具备原子性,这是volatile与java中的synchronized、java.util.concurrent.locks.Lock最大的功能差异,这一点在面试中也是非常容易问到的点。
下面来分别看下可见性、有序性、原子性:
原子性:如果你了解事务,那这个概念应该好理解。原子性通常指多个操作不存在只执行一部分的情况,如果全部执行完成那没毛病,如果只执行了一部分,那对不起,你得撤销(即事务中的回滚)已经执行的部分。可见性:当多个线程访问同一个变量x时,线程1修改了变量x的值,线程1、线程2...线程n能够立即读取到线程1修改后的值。有序性:即程序执行时按照代码书写的先后顺序执行。在Java内存模型中,允许编译器和处理器对指令进行重排序,但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性。(本文不对指令重排作介绍,但不代表它不重要,它是理解JAVA并发原理时非常重要的一个概念)。3.volatile适用场景
适用于对变量的写操作不依赖于当前值,对变量的读取操作不依赖于非volatile变量。适用于读多写少的场景(因为读操作不需要原子性)。可用作状态标志。JDK中volatie应用:JDK中ConcurrentHashMap的Entry的value和next被声明为volatile,AtomicLong中的value被声明为volatile。AtomicLong通过CAS原理(也可以理解为乐观锁)保证了原子性。
2.2 volatile VS synchronized
- volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器(工作内存)中的值是不确定的,需要从主存中读取; synchronized则是锁定当前变量,只有当前线程可以访问该变量,其他线程被阻塞住。
- volatile仅能使用在变量级别;synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的
- volatile仅能实现变量的修改可见性,不能保证原子性;而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性
- volatile不会造成线程的阻塞;synchronized可能会造成线程的阻塞。
- volatile标记的变量不会被编译器优化;synchronized标记的变量可以被编译器优化
深入浅出ConcurrentHashMap1.8 (转载 https://www.jianshu.com/p/c0642afe03e0)
对于上面的文章的总结
1. jdk1.7 ConcurrentHashMap采用 分段锁的机制,实现并发的更新操作,底层采用数组+链表的存储结构,jdk1.8的实现已经抛弃了Segment分段锁机制,利用CAS+Synchronized来保证并发更新的安全,底层采用数组+链表+红黑树的存储结构。
2. 键值对节点使用的Node
- Node:保存key,value及key的hash值的数据结构。
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1460902/201903/1460902-20190318132217108-799130103.png)
其中value和next都用volatile修饰,保证并发的可见性。
3. put操作采用CAS+synchronized实现并发插入或更新操作
4.其他的和hashMap 差不多。
5.线程安全,不允许有null值null 键