Java CAS(Compare And Swap)

基础知识

CAS(Compare And Swap)比较和替换是设计并发算法时用到的一种技术。简单来说,比较和替换是使用一个期望值和一个变量的当前值进行比较,如果当前变量的值与期望的值相等,就使用一个新值替换当前变量的值。
在程序和算法中一个经常出现的模式就是Check And Act模式。先检查后操作模式发生在代码中首先检查一个变量的值,然后再基于这个值做一些操作。

线程安全和锁机制

概念

临界区

临界区指的是一个访问共用资源(例如:共用设备或是共用存储器)的程序片段,而这些共用资源又无法同时被多个线程访问的特性。当有线程进入临界区段时,其他线程或是进程必须等待(例如:bounded waiting等待法),有一些同步的机制必须在临界区段的进入点与离开点实现,以确保这些共用资源是被互斥获得使用。只能被单一线程访问的设备,例如:打印机。

互斥量

互斥量是一个可以处于两态之一的变量:解锁和加锁。
这样,只需要一个二进制位表示它,不过实际上,常常使用一个整型量,0表示解锁,而其他所有的值则表示加锁。互斥量使用两个过程。当一个线程(或进程)需要访问临界区时,它调用mutex_lock。如果该互斥量当前是解锁的(即临界区可用),此调用成功,调用线程可以自由进入该临界区。
另一方面,如果该互斥量已经加锁,调用线程被阻塞,直到在临界区中的线程完成并调用mutex_unlock。如果多个线程被阻塞在该互斥量上,将随机选择一个线程并允许它获得锁。

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