0

0

CAS原子操作原理是什么_无锁算法(Lock-Free)的底层实现逻辑

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2026-02-21 16:59:02

|

997人浏览过

|

来源于php中文网

原创

cas必须先比较再交换,因为多线程下读取的值可能瞬间过期(如aba问题),直接写会覆盖中间变更;它采用乐观锁机制,仅当值未变时才更新,失败需手动处理。

cas原子操作原理是什么_无锁算法(lock-free)的底层实现逻辑

为什么 CAS 不是“直接改值”,而是非要先比较?

因为多线程下,你读到的值可能一拿到手就过期了。比如线程 A 读出 count = 5,打算加 1;但还没写回去时,线程 B 已经把它改成 6 又改回 5(ABA 场景)。如果直接写 count = 6,就覆盖了中间的真实变更——CAS 强制你声明:“我只在它还是 5 的时候才写 6”,否则就失败,由你决定重试或放弃。

  • 这是乐观锁逻辑:不抢锁,先信没人动,动了再协商
  • 失败不阻塞,但也不自动重试——AtomicInteger.compareAndSet() 返回 false,你得自己写循环
  • 硬件上靠 CPU 指令(如 x86 的 CMPXCHG)保证“读-比-写”三步不可拆分

compareAndSetgetAndIncrement 本质区别在哪?

前者是裸 CAS 原语,后者是封装好的原子操作——但它们都基于同一底层机制。比如 getAndIncrement() 内部就是个自旋循环:do { old = get(); } while (!compareAndSet(old, old + 1));

MakeLogo AI
MakeLogo AI

AI驱动的Logo生成器

下载
  • compareAndSet(expected, newValue) 是最基础的布尔型判断,适合复杂条件(如“仅当状态为 READY 时才设为 RUNNING”)
  • getAndAdd(delta)updateAndGet(unaryOperator) 等方法内部都依赖 CAS 自旋,不是“更高效”,而是“更易用”
  • 别误以为 incrementAndGet() 比手动 CAS 快——它只是帮你把循环写好了;高争用下,自旋本身仍消耗 CPU

ABA 问题不是理论风险,是真实会崩的场景

典型例子:一个 AtomicReference<node></node> 维护链表头节点,线程 A 取出 head=A,被挂起;线程 B 把 A 出队、插入新节点 C、再把 A 插回队首——head 又变回 A,但链表结构已不同。此时 A 的 CAS 成功,却破坏了数据一致性。

  • 普通 AtomicInteger 遇不到 ABA,但引用类型、指针操作、无锁栈/队列极易中招
  • Java 提供 AtomicStampedReference,用 int stamp 当版本号,CAS 同时校验引用 + 版本
  • 注意:stamp 不能只靠自增,要和业务语义绑定(比如每次修改结构,stamp += 1)

别把 CAS 当万能锁替代,它只保单变量原子性

CAS 天然只能保护一个内存地址。你想“扣库存且更新订单状态”,两个字段分别用 AtomicIntegerAtomicBoolean,依然可能卡在中间态:库存扣了,订单没改,系统重启就对不上账。

  • 多个变量需原子更新?要么上 synchronizedReentrantLock
  • 要么打包成对象,用 AtomicReference<orderstate></orderstate>,每次 CAS 整个对象(注意对象不可变性)
  • 别迷信“无锁一定快”——低并发时,CAS 自旋开销可能高于一次轻量锁获取
CAS 最难的不是理解“比较再交换”,而是想清楚:你期待的“一致状态”到底由几个变量共同定义,以及失败后该等、该退、还是该换路子。这些决策藏在业务逻辑里,不在 compareAndSet() 的返回值里。

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
counta和count的区别
counta和count的区别

Count函数用于计算指定范围内数字的个数,而CountA函数用于计算指定范围内非空单元格的个数。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。

199

2023.11.20

while的用法
while的用法

while的用法是“while 条件: 代码块”,条件是一个表达式,当条件为真时,执行代码块,然后再次判断条件是否为真,如果为真则继续执行代码块,直到条件为假为止。本专题为大家提供while相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

103

2023.09.25

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。

810

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。

578

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。

274

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。

210

2025.08.29

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。

421

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。

594

2023.08.10

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

916

2026.02.13

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
PHP课程
PHP课程

共137课时 | 12.2万人学习

麻省理工大佬Python课程
麻省理工大佬Python课程

共34课时 | 5.3万人学习

国外Web开发全栈课程全集
国外Web开发全栈课程全集

共12课时 | 1万人学习

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