不安全的compareAndSwapInt与同步

Posted 2021-05-04

我发现几乎所有高级同步抽象（如Semaphore，CountDownLatch，来自java.util.concurrent的Exchanger）和并发集合都使用Unsafe中的方法（如compareAndSwapInt方法）来定义临界区。同时我预计同步块或方法将用于此目的。你能解释一下，不安全的方法（我的意思是只能原子设置一个值的方法）比同步更有效吗？为什么会这样？

答案

如果您希望等待很长时间（例如毫秒），因为线程可能会睡着并释放CPU以执行其他工作，则使用synchronised会更有效。

如果您希望操作很快发生，那么使用compareAndSwap会更有效。这是因为它是一个简单的机器代码指令，只需10 ns。但是，如果资源非常满足，则该指令必须忙等待，如果它无法获得所需的值，它可能会占用CPU，直到它完成为止。

如果使用非堆内存，则可以控制共享数据的布局，并避免错误共享（多个CPU正在更新相同的缓存行）。当您有多个值可能需要单独更新时，这一点很重要。例如用于环形缓冲区。

请注意，典型JVM（例如，热点）的内部实现通常会使用比较和交换硬件指令作为synchronized实现的一部分，如果这样的指令可用（例如，x86），而另一个常见的替代方案是LL/SC（例如，POWER，ARM）。快速路径使用比较和交换（或等效）尝试获取锁定的典型策略（如果它是空闲的，可能是一个短的spin-loop，最后如果失败回到OS级别的原始阻塞原语） （例如，futex，Events）。细节远不止于此，包括biased locking等技术，并且最终依赖于实现。