Golang Compare And Swap算法详细介绍
来源:脚本之家
时间:2022-12-22 21:40:04 345浏览 收藏
怎么入门Golang编程?需要学习哪些知识点?这是新手们刚接触编程时常见的问题;下面golang学习网就来给大家整理分享一些知识点,希望能够给初学者一些帮助。本篇文章就来介绍《Golang Compare And Swap算法详细介绍》,涉及到CAS、Compare、And、Swap,有需要的可以收藏一下
CAS算法(compare and swap)
CAS算法涉及到三个操作数
- 需要读写的内存值V
- 进行比较的值A
- 拟写入的新值B
当且仅当 V 的值等于 A时,CAS通过原子方式用新值B来更新V的值,否则不会执行任何操作(比较和替换是一个原子操作)。一般情况下是一个自旋操作,即不断的重试。
CAS算法(Compare And Swap),是原子操作的一种, CAS算法是一种有名的无锁算法。无锁编程,即不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步,也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步,所以也叫非阻塞同步(Non-blocking Synchronization)。可用于在多线程编程中实现不被打断的数据交换操作,从而避免多线程同时改写某一数据时由于执行顺序不确定性以及中断的不可预知性产生的数据不一致问题。
该操作通过将内存中的值与指定数据进行比较,当数值一样时将内存中的数据替换为新的值。
Go中的CAS操作是借用了CPU提供的原子性指令来实现。CAS操作修改共享变量时候不需要对共享变量加锁,而是通过类似乐观锁的方式进行检查,本质还是不断的占用CPU 资源换取加锁带来的开销(比如上下文切换开销)。
package main import ( "fmt" "sync" "sync/atomic" ) var ( counter int32 //计数器 wg sync.WaitGroup //信号量 ) func main() { threadNum := 5 wg.Add(threadNum) for i := 0; i当主函数main首先创建了5个信号量,然后开启五个线程执行incCounter方法,incCounter内部执行, 使用cas操作递增counter的值,
atomic.CompareAndSwapInt32
具有三个参数,第一个是变量的地址,第二个是变量当前值,第三个是要修改变量为多少,该函数如果发现传递的old值等于当前变量的值,则使用第三个变量替换变量的值并返回true,否则返回false。这里之所以使用无限循环是因为在高并发下每个线程执行CAS并不是每次都成功,失败了的线程需要重写获取变量当前的值,然后重新执行CAS操作。读者可以把线程数改为10000或者更多就会发现输出
thread,5329,spinnum,1
其中这个1就说明该线程尝试了两个CAS操作,第二次才成功。因此呢, go中CAS操作可以有效的减少使用锁所带来的开销,但是需要注意在高并发下这是使用cpu资源做交换的。
CAS是如何运行的
我们有两个goroutineA和goroutineB,接下来我们简称 A 和 B, 共享资源称为C
- A 和 B 均保存 C 当前的值
- A 尝试使用CAS(56,53)更新C的值
- C目前为56,可以更新,然后更新成功
- B尝试使用CAS(56,53)更新C的值
- C已经为53,更新失败
Go中的CAS源码
// CompareAndSwapUint32 executes the compare-and-swap operation for a uint32 value. func CompareAndSwapUint32(addr *uint32, old, new uint32) (swapped bool)
实际代码文件在
Go / src / runtime / internal / atomic / asm_amd.s文件中
TEXT runtime∕internal∕atomic·Cas64(SB), NOSPLIT, $0-25 MOVQ ptr+0(FP), BX MOVQ old+8(FP), AX MOVQ new+16(FP), CX LOCK CMPXCHGQ CX, 0(BX) SETEQ ret+24(FP) RET
其中我们可以看作
lock(一个命令前缀,在这里用于CMPXCHGQ)可以锁住总线保证多次内存操作的原子性。
然后执行CMPXCHGQ
cmpxchg %cx, %bx;如果AX与BX相等,则CX送BX且ZF置1;否则BX送CX,且ZF清0
- 拿AX(old) 与 BX(共享数据ptr) 做对比。
- 相等,则修改BX(共享数据ptr),状态码ZX设置为 1 。
- 不相等,则将CX(new)置为目前BX(共享数据ptr)的值, 状态码ZX设置为 0
CAS的缺陷
CAS在共享资源竞争比较激烈的时候,每个goroutine会容易处于自旋状态,影响效率,在竞争激烈的时候推荐使用锁。
无法解决ABA问题
ABA问题是无锁结构实现中常见的一种问题,可基本表述为:
进程P1读取了一个数值A
P1被挂起(时间片耗尽、中断等),进程P2开始执行
P2修改数值A为数值B,然后又修改回A
P1被唤醒,比较后发现数值A没有变化,程序继续执行。
今天关于《Golang Compare And Swap算法详细介绍》的内容就介绍到这里了,是不是学起来一目了然!想要了解更多关于golang的内容请关注golang学习网公众号!
-
338 收藏
-
437 收藏
-
368 收藏
-
165 收藏
-
473 收藏
-
377 收藏
-
384 收藏
-
246 收藏
-
110 收藏
-
- 前端进阶之JavaScript设计模式
- 设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
- 立即学习 542次学习
-
- GO语言核心编程课程
- 本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
- 立即学习 507次学习
-
- 简单聊聊mysql8与网络通信
- 如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
- 立即学习 497次学习
-
- JavaScript正则表达式基础与实战
- 在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
- 立即学习 487次学习
-
- 从零制作响应式网站—Grid布局
- 本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
- 立即学习 484次学习
-
- 热情的萝莉
- 很棒,一直没懂这个问题,但其实工作中常常有遇到...不过今天到这,看完之后很有帮助,总算是懂了,感谢大佬分享文章!
- 2023-04-02 06:20:06
-
- 温婉的小松鼠
- 这篇文章内容出现的刚刚好,太细致了,受益颇多,码起来,关注up主了!希望up主能多写Golang相关的文章。
- 2023-02-09 07:06:26
-
- 故意的唇彩
- 很有用,一直没懂这个问题,但其实工作中常常有遇到...不过今天到这,看完之后很有帮助,总算是懂了,感谢up主分享技术文章!
- 2023-01-02 09:51:22
-
- 背后的芹菜
- 这篇文章出现的刚刚好,好细啊,很棒,已收藏,关注博主了!希望博主能多写Golang相关的文章。
- 2022-12-27 23:49:48
-
- 精明的板凳
- 太全面了,收藏了,感谢up主的这篇技术文章,我会继续支持!
- 2022-12-27 03:46:35
-
- 腼腆的月饼
- 这篇文章内容太及时了,大佬加油!
- 2022-12-26 04:16:50
-
- 刻苦的蜜蜂
- 这篇文章真及时,太全面了,很棒,码住,关注up主了!希望up主能多写Golang相关的文章。
- 2022-12-25 00:50:20
-
- 小巧的柚子
- 很好,一直没懂这个问题,但其实工作中常常有遇到...不过今天到这,帮助很大,总算是懂了,感谢老哥分享文章!
- 2022-12-23 15:59:39