原子操作

什么是CAS CAS （compareAndSwap），中文叫比较交换，一种无锁原子算法。过程是这样：它包含 3 个参数 CAS（V，E，N），V表示要更新变量的值，E表示预期值，N表示新值。仅当 V值等于E值时，才会将V的值设为N，如果V值和E值不同，则说明已经有其他线程做两个更新，则当前线程则什么都不做。最后，CAS 返回当前V的真实值。CAS 操作时抱着乐观的态度进行的，它总是认为自己可以成功完成操作。 CAS的全称为Compare And Swap，直译就是比较交换。是一条CPU的原子指令，其作用是让CPU先进行比较两个值是否相等，然后原子地更新某个位置的值，其实现方式是基于硬件平台的汇编指令，在intel的CPU中，使用的是 cmpxchg 指令，就是说CAS是靠硬件实现的，从而在硬件层面提升效率。 当多个线程同时使用CAS 操作一个变量时，只有一个会胜出，并成功更新，其余均会失败。失败的线程不会挂起，仅是被告知失败，并且允许再次尝试，当然也允许实现的线程放弃操作。基于这样的原理，CAS 操作即使没有锁，也可以发现其他线程对当前线程的干扰。 与锁相比，使用CAS会使程序看起来更加复杂一些，但由于其非阻塞的，它对死锁问题天生免疫，并且，线程间的相互影响也非常小。更为重要的是，使用无锁的方式完全没有锁竞争带来的系统开销，也没有线程间频繁调度带来的开销，因此

1 基本概念： 　　程序：代码，完成某一件任务，代码序列（静态的概念） 　　进程：程序在某些数据上的一次运行（动态的概念） 　　线程：一个进程可能包含一个或多个线程（占有资源的独立单元） 2 JVM 与线程 　　JVM 什么时候启动？ 　　类被调用 JVM 线程 --- 》其他的线程（ main ） 　　线程在 JVM 中 3 JVM内存区域 方法区：类信息、常量、 static 、 JIT （信息共享） Java 堆区：实例对象 GC （信息共享） (OOM) VM stack ： Java 方法在运行的内存模型 (OOM) PC：java线程的私有数据，这个数据就是执行下一条指令的地址 Native method stack: 与JVM的native 4 Java 内存模型 Java memory model JMM( 规范 , 抽象的模型 ) 1） 主内存：共享的信息 2） 工作内存：私有信息，基本数据类型，直接分配到工作内存，引用的地址存放在工作内存，引用的对象存放在堆中 3） 工作方式： A 线程修改私有数据，直接在工作空间修改 B 线程修改共享数据，把数据复制到工作空间中去，在工作空间中修改，修改完成以后，刷新内存中的数据 5 硬件内存架构与 java 内存模型 1) 硬件架构 a) CPU 缓存的一致性问题：并发处理的不同步 b) 解决方案： i. 总线加锁（） 降低

JMM与问题引入 为啥先说JMM,因为CAS的实现类中维护的变量都被volatile修饰, 这个volatile 是遵循JMM规范(不是百分百遵循,下文会说)实现的保证多线程并发访问某个变量实现线程安全的手段 一连串的知识点慢慢缕 首先说什么是JMM, JMM就是大家所说的java的内存模型, 它是人们在逻辑上做出的划分, 或者可以将JMM当成是一种规范, 有哪些规范呢? 如下 可见性: 某一个线程对内存中的变量做出改动后,要求其他的线程在第一事件内马上马得到通知,在CAS的实现中, 可见性其实是通过不断的while循环读取而得到的通知, 而不是被动的得到通知 原子性: 线程在执行某个操作的时,要么一起成功,要么就一起失败 有序性: 为了提高性能, 编译器处理器会进行指令的重排序, 源码-> 编译器优化重排 -> 处理器优化重排 -> 内存系统重排 -> 最终执行的命令 JVM运行的实体是线程, 每一个线程在创建之后JVM都会为其创建一个工作空间, 这个工作空间是每一个线程之间的私有空间, 并且任何两条线程之间的都不能直接访问到对方的工作空间, 线程之间的通信,必须通过共享空间来中转完成 JMM规定所有的变量全部存在主内存中,主内存是一块共享空间,那么如果某个线程相对主内存中共享变量做出修改怎么办呢? 像下面这样: 将共享变量的副本拷贝到工作空间中 对变量进行赋值修改

引言 说到多线程,我觉得我们最重要的是要理解一个临界区概念。 举个例子，一个班上1个女孩子（临界区），49个男孩子（线程），男孩子的目标就是这一个女孩子，就是会有竞争关系（线程安全问题）。推广到实际场景，例如对一个数相加或者相减等等情形，因为操作对象就只有一个，在多线程环境下，就会产生线程安全问题。理解临界区概念，我们对多线程问题可以有一个好意识。 Jav内存模型（JMM) 谈到多线程就应该了解一下Java内存模型（JMM）的抽象示意图.下图： 线程A和线程B执行的是时候，会去读取共享变量（临界区），然后各自拷贝一份回到自己的本地内存，执行后续操作。 JMM模型是一种规范，就像Java的接口一样。JMM会涉及到三个问题：原子性，可见性，有序性。 所谓原子性。就是说一个线程的执行会不会被其他线程影响的。他是不可中断的。举个例子: int i=1 这个语句在Jmm中就是原子性的。无论是一个线程执行还是多个线程执行这个语句，读出来的i就是等于1。那什么是非原子性呢，按道理如果Java的代码都是原子性，应该就不会有线程问题了啊。其实JMM这是规定某些语句是原子性罢了。举个非原子性例子： i ++; 这个操作就不是原子性的了。因为他就是包含了三个操作:第一读取i的值，第二将i加上1，第三将结果赋值回来给i，更新i的值。 所谓可见性。可见性表示如果一个值在线程A修改了

参考文章: https://blog.csdn.net/fenlin88l/article/details/89446064 1. Redis 优势 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。 原子 – Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。 来源： https://www.cnblogs.com/macht/p/11930644.html

原子变量 ：在 java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子变量。 原子变量使用volatile修饰 原子变量使用了volatile 和CAS算法 * 1. volatile 保证内存可见性 不能保证原子性 原子性指不可分割 * 2. CAS（Compare-And-Swap） 算法保证数据变量的原子性 * CAS 算法是硬件对于并发操作的支持 * CAS 包含了三个操作数： * ①内存值 V * ②预估值 A * ③更新值 B * 当且仅当 V == A 时， V = B; 否则，不会执行任何操作。(保证了原子性) 仅仅使用volatile关键字修饰变量 仅仅使用volatile关键字 出现了违背线程安全的原子性 正确的做法 使用原子变量 满足 线程安全的原子性 可见性 1 package com.wf.zhang.juc; 2 3 import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; 4 5 public class TestAtomicDemo { 6 7 8 public static void main(String[] args) { 9 AtomicDemo ad = new AtomicDemo(); 10 11 for (int i = 0; i < 10; i++) { 12 new

作者：平凡希 原文地址：https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/7518259.html 一、什么是Java内存模型 Java虚拟机规范中试图定义一种Java内存模型（Java Memory Model，JMM）来屏蔽掉各种硬件和操作系统的访问差异，以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。 在此之前，主流程序语言（如C/C++等）直接使用物理硬件和操作系统的内存模型，因此，会由于不同平台上内存模型的差异，有可能导致程序在一套平台上并发完全正常，而在另外一套平台上并发访问却经常出错，因此在某些场景下就不许针对不同的平台来编写程序。 Java内存模型即要定义得足够严谨，才能让Java的并发内存访问操作不会产生歧义；Java内存模型也必须定义地足够宽松，才能使得虚拟机的实现有足够的自由空间去利用硬件的各种特性来获取更好的执行速度。经过长时间的验证和修补，JDK1.5（实现了JSR-133）发布之后，Java内存模型已经成熟和完善起来了，一起来看一下。 二、主内存和工作内存 Java内存模型的主要目的是定义程序中各个变量的访问规则，即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节。注意一下，此处的变量并不包括局部变量与方法参数，因为它们是线程私有的，不会被共享，自然也不会存在竞争，此处的变量应该是实例字段

CAS原子操作——Compare & Set，或是 Compare & Swap，现在几乎所有的CPU指令都支持CAS的原子操作，X86下对应的是 CMPXCHG 汇编指令。 大家应该还记得操作系统里面关于“原子操作”的概念，一个操作是原子的(atomic)，如果这个操作所处的层(layer)的更高层不能发现其内部实现与结构。原子操作可以是一个步骤，也可以是多个操作步骤，但是其顺序是不可以被打乱，或者切割掉只执行部分。有了这个原子操作这个保证我们就可以实现无锁了。 相对与 加锁......速度有提高 场景： 多个变量同步原子update，且 线程竞争比较激烈的情况下，cpu消耗较严重的。 问题： ABA ： 一个线程修改V值假设原来是A，先修改成B，再修改回成A。当前线程的CAS操作无法分辨当前V值是否发生过变化 来源： oschina 链接： https://my.oschina.net/u/1176110/blog/513397

1、线程与进程 1. 进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。 2. 一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC），寄存器集合和堆栈组成。另外，线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。 3. 区别不同 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。 进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段，这种操作非常昂贵。而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多，同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。 线程之间的通信更方便，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（IPC)进行。不过如何处理好同步与互斥是编写多线程程序的难点。 但是多进程程序更健壮，多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响

一、ZooKeeper的背景 1.1 认识ZooKeeper ZooKeeper---译名为“动物园管理员”。动物园里当然有好多的动物，游客可以根据动物园提供的向导图到不同的场馆观赏各种类型的动物，而不是像走在原始丛林里，心惊胆颤的被动 物所观赏。为了让各种不同的动物呆在它们应该呆的地方，而不是相互串门，或是相互厮杀，就需要动物园管理员按照动物的各种习性加以分类和管理，这样我们才能更加放心安全的观赏动物。 回到企业级应用系统中，随着信息化水平的不断提高，企业级系统变得越来越庞大臃肿，性能急剧下降，客户抱怨频频。拆分系统是目前我们可选择的解决系统可伸缩性和性能问题的唯一行之有效的方法。但是拆分系统同时也带来了系统的复杂性——各子系统不是孤立存在的，它们彼此之间需要协作和交互，这就是我们常说的分布式系统0。各个子系统就好比动物园里的动物，为了使各个子系统能正常为用户提供统一的服务，必须需要一种机制来进行协调——这就是ZooKeeper（动物园管理员）。 1.2 为什么使用ZooKeeper 我们知道要写一个分布式应用是非常困难的，主要原因就是局部故障。一个消息通过网络在两个节点之间传递时，网络如果发生故障，发送方并不知道接收方是否接收到了这个消息。他可能在网络故障迁就收到了此消息，也坑没有收到，又或者可能接收方的进程死了。发送方了解情况的唯一方法就是再次连接发送方，并向他进行询问