Java提高——JUC线程原子变量和CAS算法

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-05-20 01:52 243阅读 0赞

#### 原子变量 ####

*  类的小工具包，支持在单个变量上解除锁的线程安全编程。事实上，此包中的类可将volatile值，字段和数组元素的概念扩展到那些提供原子条件更新操作的类。
 *  类AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong和AtomicReference的实例各自提供对相应类型单个变量的访问和更新。每个类也为该类型提供适当的实用工具方法。
 *  AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和AtomicReferenceArray类进一步展示了原子操作，对这些类型的数组提供了支持。这些类在为其数组元素提供volatile访问语义方面也引人注目，这对于普通数组来说是不受支持的。  
    
 *  核心方法：boolean compareAndSet（expectedValue，updateValue）
 *  java.util.concurrent.atomic包下提供了一些原子操作的常用类。

class Atomic implements Runnable{
        private int serialNum = 0;
    
        public int getSerialNum() {
            return serialNum++;
        }
    
        public void setSerialNum(int serialNum) {
            this.serialNum = serialNum;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+getSerialNum());
        }
    }
    public class TestAtomic {
        public static void main(String[] args) {
            Atomic a = new Atomic();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(a).start();
            }
        }
    }

不能确保原子性：

![70][]

#### CAS算法 ####

*  CAS（Compare-And-Swap）是一种硬件对并发的支持，针对多处理器操作而设计的处理器的一种特殊指令，用于管理对共享数据的并发访问。
 *  CAS是一种无锁的非阻塞算法的实现
 *  CAS包含了3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更新V的值，否则不会执行任何操作。

/** * @author chenpeng * @date 2018/7/10 16:56 * * 一、i++ 的原子性问题：i++的实际操作分为三个步骤：读-写-改 * int i = 10 * i++; * 底层：int temp = i; * i = i+1; * temp = i; * 二、原子变量：jdk1.5之后 java.util.current.atomic包下提供了常用的原子变量 * 1、这些变量都是有volatile修饰的，保证了内存可见性问题 * 2、CAS（Compare-And-Swap）算法保证数据的原子性。 * CAS算法是硬件对于并发操作共享数据的支持 * CAS包含了3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A==V时，才会将V=B更新，否则不做任何操作 */ class Atomic implements Runnable{
        //private int serialNum = 0;
        private AtomicInteger serialNum = new AtomicInteger();
    
        public int getSerialNum() {
            return serialNum.incrementAndGet();
        }
    
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+getSerialNum());
        }
    }
    public class TestAtomic {
        public static void main(String[] args) {
            Atomic a = new Atomic();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(a).start();
            }
        }
    }

模拟实现CAS

public class ImplementCAS {
        public static void main(String[] args) {
            final CAS cas = new CAS();
    
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        int expectedValue = cas.getValue();
                        boolean b = cas.compareAndSet(expectedValue,(int) Math.random()*101);
                        System.out.println(b);
                    }
                }).start();
            }
        }
    }
    class CAS{
        private int value;
        //获取内存值
        public synchronized int getValue(){
            return value;
        }
        //比较
        public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue,int newValue){
            int oldValue = value;
    
            if (oldValue==expectedValue){
                this.value = newValue;
            }
            return oldValue;
        }
    
        //设置
        public synchronized boolean compareAndSet(int expectedValue,int newValue){
            return expectedValue == compareAndSwap(expectedValue,newValue);
        }
    
    }

[70]: /images/20220520/d6d2b57ff38c438b88aa412c62fa2958.png