0

0

在Java里CAS机制如何优化并发性能_Java无锁编程解析

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2026-02-11 12:48:58

|

475人浏览过

|

来源于php中文网

原创

CAS比synchronized快是因为不依赖操作系统锁,避免线程挂起/唤醒开销,竞争不激烈时在用户态完成原子操作;但高竞争下反复重试会导致CPU空转,适合读多写少场景。

在java里cas机制如何优化并发性能_java无锁编程解析

为什么CAS比synchronized快

CAS(Compare-And-Swap)不依赖操作系统锁,避免了线程挂起/唤醒开销。当竞争不激烈时,它在用户态完成原子操作,而 synchronized 在重量级锁阶段会进入内核态,触发上下文切换。

但要注意:CAS不是万能加速器。高竞争下反复重试会导致CPU空转,反而比阻塞更耗资源。

  • 适合读多写少、冲突概率低的场景,比如计数器、状态标记位
  • 不适合长临界区或需多个变量协同更新的逻辑(CAS本身只保证单变量原子性)
  • JVM对 Unsafe.compareAndSwapInt 等有特殊优化,但直接调用 Unsafe 不安全且JDK9+受限,应优先用 AtomicInteger 等封装类

AtomicInteger.incrementAndGet()底层做了什么

它本质是循环调用 Unsafe.compareAndSwapInt,直到成功为止。每次失败都重新读取当前值,再尝试更新,属于乐观锁思想。

public final int incrementAndGet() {
    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
}
// getAndAddInt 内部类似:
do {
    int current = getVolatileValue(); // volatile读
} while (!compareAndSwapInt(current, current + 1));

关键点:

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

Interior AI
Interior AI

AI室内设计,上传室内照片自动帮你生成多种风格的室内设计图

下载
  • 必须配合 volatile 变量语义,否则其他线程看不到最新值,导致无限重试
  • valueOffset 是字段在对象内存中的偏移量,由 Unsafe.objectFieldOffset 计算,不可手动构造
  • 返回值是更新后的值,不是旧值——这点和 getAndIncrement() 不同

CAS的ABA问题怎么破

线程A读到值为A,被挂起;线程B把A→B→A改回去;线程A恢复后CAS成功,但中间状态已丢失。典型场景是对象池、栈顶指针更新。

Java提供 AtomicStampedReferenceAtomicMarkableReference 解决:

  • AtomicStampedReference 给每次修改附加一个版本号(int stamp),CAS变成“值+版本”双校验
  • 注意:stamp 不能简单自增,要防溢出,建议用 new AtomicInteger() 控制
  • 不是所有场景都需要——如果业务只关心最终状态,不依赖中间过程,ABA可忽略

自旋重试太多时该不该主动yield或park

标准库的 AtomicXxx 类不做任何让步,纯自旋。是否干预取决于你的使用上下文:

  • 在响应敏感型服务(如RPC网关)中,长时间自旋可能拖慢整体吞吐,可考虑用 LockSupport.parkNanos(1) 短暂让出CPU
  • 但加sleep/yield会引入调度不确定性,反而破坏无锁设计初衷
  • 更稳妥的做法是换结构:比如用 LongAdder 替代 AtomicLong,它通过分段热点降低CAS冲突

真正难处理的是「伪共享」(false sharing):多个原子变量在同一CPU缓存行,彼此修改引发缓存同步风暴。这时候加 @sun.misc.Contended 或手动填充字节才有效,光靠CAS解决不了。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

688

2023.08.02

int占多少字节
int占多少字节

int占4个字节,意味着一个int变量可以存储范围在-2,147,483,648到2,147,483,647之间的整数值,在某些情况下也可能是2个字节或8个字节,int是一种常用的数据类型,用于表示整数,需要根据具体情况选择合适的数据类型,以确保程序的正确性和性能。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

556

2024.08.29

c++怎么把double转成int
c++怎么把double转成int

本专题整合了 c++ double相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

193

2025.08.29

C++中int的含义
C++中int的含义

本专题整合了C++中int相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

206

2025.08.29

c++中volatile关键字的作用
c++中volatile关键字的作用

本专题整合了c++中volatile关键字的相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

69

2025.10.23

堆和栈的区别
堆和栈的区别

堆和栈的区别:1、内存分配方式不同;2、大小不同;3、数据访问方式不同;4、数据的生命周期。本专题为大家提供堆和栈的区别的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

409

2023.07.18

堆和栈区别
堆和栈区别

堆(Heap)和栈(Stack)是计算机中两种常见的内存分配机制。它们在内存管理的方式、分配方式以及使用场景上有很大的区别。本文将详细介绍堆和栈的特点、区别以及各自的使用场景。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章欢迎大家前来学习阅读。

586

2023.08.10

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

633

2023.08.10

Rust异步编程与Tokio运行时实战
Rust异步编程与Tokio运行时实战

本专题聚焦 Rust 语言的异步编程模型,深入讲解 async/await 机制与 Tokio 运行时的核心原理。内容包括异步任务调度、Future 执行模型、并发安全、网络 IO 编程以及高并发场景下的性能优化。通过实战示例,帮助开发者使用 Rust 构建高性能、低延迟的后端服务与网络应用。

1

2026.02.11

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 3.5万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 9.2万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 63.3万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号