这个系列的文章里介绍了很多并发编程里经常用到的技术,除了Context、计时器、互斥锁还有通道外还有一种技术--原子操作在一些同步算法中会被用到。今天的文章里我们会简单了解一下Go语言里对原子操作的支持,然后探讨一下原子操作和互斥锁的区别。
互斥锁是一个很有用的同步工具,它可以保证每一时刻进入临界区的 goroutine 只有一个。读写锁对共享资源的写操作和读操作则区别看待,并消除了读操作之间的互斥。
我们在前两篇教程中讨论了互斥锁、读写锁以及基于它们的条件变量。互斥锁是一个同步工具,它可以保证每一时刻进入临界区的协程只有一个;读写锁对共享资源的写操作和读操作区别看待,并消除了读操作之间的互斥;条件变量主要用于协调想要访问共享资源的那些线程,当共享资源的状态发生变化时,它可以被用来通知被互斥锁阻塞的线程,它既可以基于互斥锁,也可以基于读写锁(当然了,读写锁也是互斥锁,是对后者的一种扩展)。通过对互斥锁的合理使用,我们可以使一个 Go 协程在执行临界区中的代码时,不被其他的协程打扰,实现串行执行,不过,虽然不会被打扰,但是它仍然可能会被中断(interruption)。
我们看两个线程输出的count值都是0这显然是不正确的,原因就是因为++这个操作符不是一个原子操作。我们可以把这个操作符拆分开来看一下它的实现逻辑。
Golang的atomic包提供了一组原子操作函数,用于在多个goroutine之间安全地访问和修改共享变量。这些原子操作函数可以保证对共享变量的操作原子性的,从而避免了竞态条件的发生。本文将深入探讨Golang的atomic包的原子操作。
当我们谈论『线程安全』的时候,肯定都会想到 Atomic 类。不错,Atomic 相关类都是线程安全的,在讲 Atomic 类之前我想再聊聊『线程安全』这个概念。
在JDK1.5+的版本中,Doug Lea和他的团队还为我们提供了一套用于保证线程安全的原子操作。我们都知道在多线程环境下,对于更新对象中的某个属性、更新基本类型数据、更新数组(集合)都可能产生脏数据问题(如果您不清楚这个问题,请Google或者Baidu。这边文章本身不讨论脏数据产生的具体原因)。
我们已经知道,原子操作即是进行过程中不能被中断的操作。也就是说,针对某个值的原子操作在被进行的过程当中,CPU绝不会再去进行其它的针对该值的操作。无论这些其它的操作是否为原子操作都会是这样。为了实现这样的严谨性,原子操作仅会由一个独立的CPU指令代表和完成。只有这样才能够在并发环境下保证原子操作的绝对安全。 Go语言提供的原子操作都是非侵入式的。它们由标准库代码包sync/atomic中的众多函数代表。我们可以通过调用这些函数对几种简单的类型的值进行原子操作。这些类型包括int32、int64、uint32
在 Java 的java.util.concurrent包中,除了提供底层锁、并发同步等工具类以外,还提供了一组原子操作类,大多以Atomic开头,他们位于java.util.concurrent.atomic包下。
前面介绍了多线程间是通过互斥锁与条件变量来保证共享数据的同步的,互斥锁主要是针对过程加锁来实现对共享资源的排他性访问。很多时候,对共享资源的访问主要是对某一数据结构的读写操作,如果数据结构本身就带有排他性访问的特性,也就相当于该数据结构自带一个细粒度的锁,对该数据结构的并发访问就能更加简单高效,这就是C++11提供的原子数据类型< atomic >。下面解释两个概念:
C++标准中对象定义为某一存储范围。每个变量都是对象,每个对象都占用至少一块内存区域,若变量属于内建基本类型则仅占用一块,相邻的位域属于同一块。
有时候面试官面试问你的时候,会问,谈谈你对CAS的理解,这时应该有很多人,就会比较懵,当然,我也会比较懵,当然我和很多人的懵不同,很多人可能,并不知道CAS是一个什么东西,而在我看来我是不知道他问的是那个CAS
原子操作:顾名思义就是不可分割的操作,该操作只存在未开始和已完成两种状态,不存在中间状态;
本文介绍了原子变量以及其在并发编程中的应用,包括原子变量的定义、使用方式、原理以及其在实际中的应用案例。同时,还对比了原子变量和synchronized关键字的区别,并分析了在多线程环境下使用原子变量的优势。
分别对于两个进程而言,可观察行为确实没有变化。而这种优化在某些时候确实会有比较明显的效果。但是很显然,语义变化了。在原来的结果里不可能发生 x和y都为0的情况,而优化过后,有可能出现。 再来个例子:
我们已经介绍过 Mutex、RWMutex 等并发原语操作,如果您还没有阅读,请查看文末「推荐阅读」列表。
上章主要讲排他锁的直接使用方式。但实际当中全部都用锁又太浪费了,或者排他锁粒度太大了,本篇主要介绍下升级锁和原子操作。 阅读目录 volatile Interlocked ReaderWriterLockSlim volatile 简单来说volatile关键字是告诉c#编译器和JIT编译器,不对volatile标记的字段做任何的缓存。确保字段读写都是原子操作,最新值。 从功能上看起到锁的作用,但它不是锁, 它的原子操作是基于CPU本身的,非阻塞的。 因为32位CPU执行赋值指令,数据传输最大宽度
AtomicInteger是java并发包下面提供的原子类,主要操作的是int类型的整型,通过调用底层Unsafe的CAS等方法实现原子操作。
原子变量最主要的一个特点就是所有的操作都是原子的,synchronized关键字也可以做到对变量的原子操作。只是synchronized的成本相对较高,需要获取锁对象,释放锁对象,如果不能获取到锁,还需要阻塞在阻塞队列上进行等待。而如果单单只是为了解决对变量的原子操作,建议使用原子变量。关于原子变量的介绍,主要涉及以下内容:
atomic: 原子操作(原子性是指事务的一个完整操作,操作成功就提交,反之就回滚. 原子操作就是指具有原子性的操作)在objective-c 属性设置里面 默认的就是atomic ,意思就是 setter /getter函数是一个原子操作,如果多线程同时调用setter时,不会出现某一个线程执行完setter所有语句之前,另一个线程就开始执行setter,相当于 函数头尾加了锁 . 这样的话 并发访问性能会比较低 . nonatomic: 非原子操作 一般不需要多线程支持的时候就用它,这样在 并发访问的
题目:如何实现乐观锁(CAS),如何避免ABA问题? 本文阅读大概需要15分钟。 这个题主要考查原子操作、悲观锁、乐观锁及ABA问题。 一 原子操作 原子在化学中,有基本粒子,不可再分之意(现在早已不是不可再分),计算机科学因此引入了原子操作这一名词,用来指代某一或一系列计算机操作具有原子性。原子操作是不可分割的,在执行完毕之前不会被任何其它任务或事件中断。例如在计算机底层的汇编指令,每条指令都是原子操作,每条指令只有执行完成与未执行两个状态,不存在执行一半的情况。在软件开发体系中原子操作也比比皆是,如数
假设我们要维护一个全局的线程安全的 int 类型变量 count, 下面这两行代码都是很危险的:
之前学习了一些并发原语,已经认为差不多可以应对很多场景了,但是为什么还要学习原子操作呢?原来,在一些场景中,使用并发原语可能更加复杂,为了更轻松地实现底层的优化。
Python中的列表不是线程安全的,在多线程环境下,对列表的操作可能会导致数据冲突或错误。但是,并非所有列表操作都是线程不安全的。如果操作是原子的,也就是说不能被线程调度机制打断,那么就没有问题。比如L.append(x)和L.pop()就是原子操作,所以是thread安全。如果操作不是原子的,或者涉及修改多个列表元素,那么就需要使用锁或者其他同步机制来保证线程安全。例如,Li = Lj 和 L.append(L- 1) 不是原子操作,因此它们可能会导致冲突。可以使用 dis 模块来检查操作是否是原子操作。
参考刘文志等所著《OpenCL异构并行计算》,结合自身实践所做的总结,在此,特别感谢蒋工给予的指导。由于作者认知水平有限,文中如有不到的地方,欢迎大家批评指正。
Object.values()省去了遍历key,并根据这些key获取value的步骤。
我们接着上一篇文章的内容继续聊,上一篇我们提到了,sync/atomic包中的函数可以做的原子操作有:加法(add)、比较并交换(compare and swap,简称 CAS)、加载(load)、存储(store)和交换(swap)。并且以此衍生出了两个问题。
本文我们详细聊一下Go语言的原子操作的用法,啥是原子操作呢?顾名思义,原子操作就是具备原子性的操作... 是不是感觉说了跟没说一样,原子性的解释如下:
为了解决多线程访问Integer变量导致结果不正确所设计的一个基于多线程并且支持原子操作的Integer类 AtomicInteger内部有一个变量UnSafe: Unsafe类是一个可以执行不安全、
原子操作(atomic operation),不可分割的操作。其通过原子变量来实现,以保证单个CPU周期内,读写该变量,不能被打断,进而判断该变量的值,来解决并发引起的互斥。
Linux环境编程对于初学者来说,必须深刻理解重点概念才能更好地编写代码,实现业务功能,下面就几个重要的及常用的知识点进行说明。搞懂这几个概念后以免在将来的编码出现混淆。 系统调用 ❝所有的操作系统在其内核里都有一些内建的函数,这些函数可以用来完成一些系统级别的功能。在Linux系统使用的这样的函数叫做“系统调用”,英文是systemcall。这些函数代表了从用户空间到内核空间的一种转换。 ❞ 系统调用是Linux操作系统提供的服务,是编写应用程序与内核之间通信的接口,也就是我们所说的函数。相对于普通的函数
原子操作在并发编程中是很重要的概念之一,java中的并发的原子操作和各种锁的实现都少不了CAS的影子,本文从AtomicReferenceFieldUpdater类的使用开始说起,由浅入深,层层深挖,最终挖到硬件来描述并发领域中的最重要的概念:原子操作。 目录: 1、AtomicReferenceFieldUpdater的使用。 2、AtomicReferenceFieldUpdater源码分析。 3、CAS基本介绍。 4、CAS 底层原理。 5、CPU锁的种类。 5、CAS的缺点 使用 AtomicR
在多线程编程中,确保线程之间的可见性和数据一致性是非常重要的。Java中提供了volatile关键字和原子操作机制,用于解决这些问题。本文将深入讨论volatile关键字和原子操作的用法,以及它们在多线程编程中的重要性和注意事项。
Go是一门以并发编程见长的语言,它提供了一系列的同步原语方便开发者使用,例如sync包下的Mutex、RWMutex、WaitGroup、Once、Cond,以及抽象层级更高的Channel。但是,它们的实现基石是原子操作。需要记住的是:软件原子操作离不开硬件指令的支持。本文拟通过探讨原子操作——比较并交换(compare and swap, CAS)的实现,来理解Go是如何借助硬件指令来实现这一过程的。
CAS全称 Compare And Swap(比较与交换),在不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步。属于硬件同步原语,处理器提供了基本内存操作的原子性保证。juc包中的原子类就是通过CAS来实现了乐观锁。
原子操作(atomic operation)指的是由多步操作组成的一个操作。如果该操作不能原子地执行,则要么执行完所有步骤,要么一步也不执行,不可能只执行所有步骤的一个子集。
1.1 关于std::future_status: std::future_status是一个枚举类型,其值有三:
在Go语言的并发编程中,sync/atomic包提供了对整型值和指针进行原子操作的支持,确保这些操作在多线程环境中不会受到数据竞争的影响。本文将深入浅出地解析sync/atomic包的特性和用法,探讨常见问题、易错点及应对策略,并通过代码示例加深理解。
AtomicInteger是基于CAS实现的一个线程安全的整型类,Unsafe调用CPU底层指令实现原子操作
在多线程环境中,多个线程可能会同时访问同一个资源,为了避免访问发生冲突,可以根据访问的复杂程度采取不同的措施
在多线程编程中,确保数据的一致性和完整性是一项挑战。C++标准库中的std::atomic提供了原子操作,它是实现线程安全的一种强大工具。本文将深入探讨原子操作的概念、用途、常见问题、易错点及如何避免,同时附上代码示例,帮助你掌握这一核心知识点。
原子(atomic)本意是"不能被进一步分割的最小粒子",而原子操作(atomic operation)意为"不可中断的一个或一系列操作"。其实用大白话说出来就是让多个线程对同一块内存的操作是串行的,不会因为并发操作把内存写的不符合预期。我们来看这样一个例子:假设现在是一个银行账户系统,用户A想要自己从自己的账户中转1万元到用户B的账户上,直到转帐成功完成一个事务,主要做这两件事:
本文我们来学习Go的atomic包,对于atomic包使用和原理比较熟悉的同学本文就可以不用看了😁。下面我们从atomic是什么,提供给我们了哪些接口,为什么有atomic包以及它的实现几个角度来学习它。 atomic有哪些内容 atomic是Go中sync下的一个package,它实现了同步算法底层的原子的内存操作原语,提供了一套原子操作的方法接口。 高级语言的一个语句对应到CPU层面往往都是多条指令,CPU一次只能执行一条指令。例如C语言中的i++操作,对应到CPU层面是3条指令:第一步将i的执行从内
内存顺序,通俗地讲,是关于代码编译成机器指令后的执行顺序问题。内存顺序和编译器、硬件架构密切相关。那为什么会产生内存顺序问题呢?有两方面原因: 一方面,编译器为了优化程序性能,不会完全按照开发者写的代码的顺序来生成机器指令; 另一方面,在程序运行时,为了提高性能,CPU也不完全按照程序的指令顺序执行,比如体系结构里经典的Tomasulo算法。
An atomic function performs a read-modify-write atomic operation on one 32-bit or 64-bit word residing in global or shared memory. For example, atomicAdd() reads a word at some address in global or shared memory, adds a number to it, and writes the result back to the same address. The operation is atomic in the sense that it is guaranteed to be performed without interference from other threads. In other words, no other thread can access this address until the operation is complete. Atomic functions do not act as memory fences and do not imply synchronization or ordering constraints for memory operations (see Memory Fence Functions for more details on memory fences). Atomic functions can only be used in device functions.
我在接手其他同事的 golang 项目时,一般都会习惯性的做一个竞态检测。有时总会得到一些“惊喜”,比如像下面这段代码:
原子操作(atomic operation)意为”不可被中断的一个或一系列操作” 。
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