CAS乐观锁解决并发问题的一次实践

前言

最近做新项目，货币充值消耗，送礼竞争勋章等都使用了CAS解决并发问题，所以做一下笔记，谈谈CAS，大家一起互相学习。

乐观锁，悲观锁：

讨论CAS的话,先来说有一下乐观锁，悲观锁。

悲观锁：每次去取数据，很悲观，都觉得会被别人修改，所以在拿数据的时候都会上锁。简言之，共享资源每次都只给一个线程使用，其他线程阻塞，等第一个线程用完后再把资源转让给其他线程。synchronized和ReentranLock等都是悲观锁思想的体现。

乐观锁：每次去取数据，都很乐观，觉得不会被被人修改。因此每次都不上锁，但是在更新的时候，就会看别人有没有在这期间去更新这个数据，如果有更新就重新获取，再进行判断，一直循环，直到拿到没有被修改过的数据。CAS(Compare and Swap 比较并交换)就是乐观锁的一种实现方式。

CAS算法：

CAS涉及三个操作数

1.需要读写的内存地址V

2.进行比较的预期原值A

3.拟写入的新值B

如果内存位置的值V与预期原A值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值B。CAS思想：要进行更新时，认为位置V上的值还是跟A值相等，如果是是相等，就认为它没有被别的线程更改过，即可更新为B值。否则，认为它已经被别的线程修改过，不更新为B的值，返回当前位置V最新的值。

JDK源码中，CAS思想体现：

反编译Unsafe类(用Java Decompiler工具)

从源码中可以发现，内部使用自旋的方式进行CAS更新

 

业务场景以及CAS的应用：

假设多人A,B,C等给D送礼，送总价值最多的那个人，可以成为佩带D的守护皇冠，D的守护皇冠有且只有一个。如果他们同时在给D送礼，送礼价值互相超越，即存在并发问题。

解决思路： 参考乐观锁原理

• 设置乐观锁失败后尝试次数n次
• 先查询旧的守护者，即旧的送礼最大价值者。
• 如果当前旧的守护者不为空，构造当前送礼者为新守护者。
• 将新的守护者去跟旧的守护者比较送礼的价值，尝试更新数据库。
• 如果发现更新时，旧的最大送礼价值发生改变了，放弃更新，退出循环，重新尝试（n--）。
• 如果当前旧的守护者为空，表示以前还没有守护，直接将新的守护插入表。
• 如果插入表失败，表示在插入过程中，数据被更改了，表明有新的记录抢先成为守护。
• 那么，重新尝试（n--），直到次数n用完。

抢占守护流程图：

 

代码实现：

 

 

CAS存在的一些问题:

1.ABA问题，

并发环境下，假设初始条件是A，去修改数据时，发现是A就会执行修改。但是看到的虽然是A，中间可能发生了A变B，B又变回A的情况。此时A已经非彼A，数据即使成功修改，也可能有问题。

2.CPU开销

自旋CAS，如果一直循环执行，一直不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。所以上面抢占守护的例子，设置了尝试的执行次数n，避免一直循环

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