Java并发编程- CAS原理

r囧r小猫 2021-11-26 08:02 321阅读 0赞

Java并发编程- CAS原理

例子：

/**
     * CAS原理
     * @author wufei
     * @create 2019-07-23 19:03
     **/
    public class CAS1 {
    
        private static  volatile  int m =0;
    
        //原子性的保证
        private static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
    
        private static void incress1(){
            m ++;
        }
        private static void incress2(){
            atomicInteger.incrementAndGet();
        }
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
    
            Thread[] th1 = new Thread[20];
    
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                th1[i] = new Thread(new Runnable() {
                    public void run() {
                        CAS1.incress1();
                    }
                });
                th1[i].start();
                th1[i].join();
            }
    
    
            Thread[] th2 = new Thread[20];
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                th2[i] =new Thread(new Runnable() {
                    public void run() {
                        CAS1.incress2();
                    }
                });
                th2[i].start();
                th2[i].join();
            }
            System.out.println("m: "+m);
            System.out.println("atomicInteger: "+atomicInteger.get());
    
        }
    }

运行都是输出20 20

![20190723193029759.png][]

反编译：

javap -v  CAS1.class

javap -c  CAS1.class

我们查看的只需要incress1()和incress2（）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dmbG92ZWphdmE_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

从编译的class文件可以看出：ingress1方法的m++执行了三个指令，![20190724090215594.png][]

ingress2方法的atomicInteger.incrementAndGet();执行了一个指令![20190724090310725.png][]，说明了atomicInteger.incrementAndGet()效率高于m++;

**我们来看下atomicInteger.incrementAndGet()源码来分析底层原理：**

使用的是sun.misc包下的Unsafe类。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dmbG92ZWphdmE_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

调用的方法getAndAddInt()

参数：var1: 要修改的值

var2: 期望值

var4: 更新的值

意思是要修改的值和期望值对比，如果一样则更新值，否则不更新。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dmbG92ZWphdmE_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

原理过程： 原子性AtomicInteger.

incrementAndGet()方法，通过Unsafe类vm去调用unsafe.cpp--汇编。（需要硬件支持）

例子2：

线程1 把100 修改了110

线程2 把110修改了100

线程3 把100修改了120

出现了ABA的问题

public class CAS2 {
    
       static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(100);
    
        public static void main(String[] args) {
    
            Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(100, 110));
                }
            });
            t1.start();
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(110, 100));
                }
            });
            t2.start();
    
            Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(100, 120));
                }
            });
            t3.start();
        }
    }

输出结果：都修改成功了，其实应该t1和t2成功，t3是更新失败的。

![2019072409560089.png][]

怎样解决ABA的问题呢？

使用AtomicStampedReference类，使用了版本号来控制

public class CAS3 {
    //初始化asr，然后设置了版本号为0
       static AtomicStampedReference asr = new AtomicStampedReference(100,0);
        public static void main(String[] args) {
            Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println(asr.compareAndSet(100, 110, asr.getStamp(), asr.getStamp() + 1));
                    System.out.println(asr.compareAndSet(110, 100, asr.getStamp(), asr.getStamp() + 1));
                }
            });
            t1.start();
    
            Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                 int  st =   asr.getStamp();//获取版本号
                    try {
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(asr.compareAndSet(110, 100, st, st+ 1));
    
                }
            });
            t2.start();
        }
    }

运行结果：

![20190724102658138.png][]

**CAS的使用场景：**

1.应用于简单的数据计算

2.适合线程冲突少的场景

[20190723193029759.png]: /images/20211126/6368a23e88bc4d10b74b5e63a4cb141f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dmbG92ZWphdmE_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211126/f6b482d4cf8946f4b80f1c1a1e77f585.png
[20190724090215594.png]: /images/20211126/327ead8b52aa4d0ab3fce5477a086c4d.png
[20190724090310725.png]: /images/20211126/3dfe616a011d444b99e15eaac8167fa7.png
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[2019072409560089.png]: /images/20211126/023c87ff2aa148fbbdb6e0ce254340bf.png
[20190724102658138.png]: /images/20211126/42b7115babf64dd7931c809c78b51e71.png