Java并发容器的线性化挑战与CAS锁的极限应用 大家好，今天我们来聊聊Java并发容器中一个重要的概念：线性化（Linearizability），以及它与CAS（Compare-and-Swap）锁之间的关系。我们会深入探讨线性化的含义、在并发容器中的作用，以及CAS锁在实现线性化过程中遇到的挑战和应用极限。 什么是线性化 (Linearizability)? 在线性一致性（Linearizability）模型中，对一个共享对象的并发操作，虽然它们可能在时间上重叠，但从外部观察者来看，这些操作就像是以某种串行的顺序执行的一样。更重要的是，这个串行顺序必须与实际时间顺序一致。也就是说，如果操作A在操作B开始之前完成，那么在任何线性化的执行序列中，操作A必须出现在操作B之前。 用更正式的语言描述： 原子性： 每个操作都必须是原子的，即要么完全执行，要么完全不执行。 全局时钟： 存在一个全局时钟，所有操作都以该时钟为准。 实时顺序： 如果操作A在操作B之前实际发生（happens-before），那么在任何可能的线性化顺序中，操作A也必须在操作B之前。 举个简单的例子，假设有两个线程，分别 …
Java中的CAS（Compare And Swap）机制：无锁原子操作的底层实现与应用
Java中的CAS（Compare And Swap）机制：无锁原子操作的底层实现与应用 大家好，今天我们来深入探讨Java并发编程中一个非常核心且基础的机制：CAS，也就是Compare And Swap，比较并交换。它是一种无锁的原子操作，是构建很多高性能并发数据结构和工具类的基石。理解CAS的工作原理及其应用，对于编写高效、线程安全的代码至关重要。 1. 原子性问题与解决方案 在多线程环境下，对共享变量进行操作时，原子性是一个至关重要的问题。例如，一个简单的自增操作 count++，在Java代码层面看似一行，但实际上会被编译成多个指令： 读取 count 的值到寄存器。 将寄存器中的值加 1。 将寄存器中的值写回 count。 如果在多线程环境下，线程A执行到步骤1，读取了 count 的值，然后线程B抢占了CPU，完成了整个 count++ 操作，并将结果写回。接着，线程A重新获得CPU，它仍然持有之前读取的 count 值，并在其基础上加 1，然后写回。这样就导致了数据不一致，即一个线程的更新被另一个线程覆盖，最终结果小于预期。 为了解决这个问题，传统的做法是使用锁，例如 …
Java `Atomic` 类 `CAS` (Compare-And-Swap) 原理与无锁算法 (`Lock-Free Algorithm`)
各位朋友，大家好！我是今天的主讲人，很高兴能和大家聊聊Java Atomic 类的 CAS （Compare-And-Swap）原理以及它在无锁算法（Lock-Free Algorithm）中的应用。准备好了吗？咱们这就开始！ 一、并发编程的痛点：锁的烦恼 在并发编程的世界里，多个线程就像一群熊孩子，都想抢着玩同一个玩具。为了防止他们打架，我们通常会用“锁”这个东西。谁拿到锁，谁就能玩玩具，玩完再把锁交出来给别人。 Java 提供了 synchronized 关键字和 Lock 接口来帮助我们实现锁机制。但是，锁这玩意儿也有缺点： 性能开销大： 线程获取锁和释放锁都需要花费时间，尤其是在锁竞争激烈的情况下，性能损耗会更加明显。 死锁风险： 如果多个线程互相持有对方需要的锁，就会导致死锁，就像两个熊孩子抢同一个玩具，谁也不撒手，最后谁也玩不了。 二、救星登场：CAS (Compare-And-Swap) 为了解决锁的这些问题，聪明的大佬们发明了一种叫做 CAS 的技术。CAS 是一种乐观锁策略，它假设在大多数情况下，共享资源的竞争不会很激烈，因此不会立即加锁，而是在更新数据时才进行检查。 …
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