《微服务实战》第二十七章 CAS

灰太狼 2023-10-11 23:19 1阅读 0赞

## 系列文章目录 ##

[第二十八章 分布式锁框架-Redisson][_-Redisson]  
[第二十七章 CAS][CAS]  
[第二十六章 Java锁的分类][Java]  
[第二十五章 Java多线程安全与锁][Java 1]  
[第二章 CountDownLatch和Semaphone的应用][CountDownLatch_Semaphone]  
[第一章 Java线程池技术应用][Java 2]

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#### 文章目录 ####

*  系列文章目录
 *  前言
 *  1、CAS的概念
 *  2、CAS的实现原理
 *  3、单JVM内锁CAS实现
 *   *  3.1、效果

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## 前言 ##

本章节介绍CAS概念、实现原理，并通过java代码实现CAS

## 1、CAS的概念 ##

CAS的全称为：CompareAndSwap,直译为对比和交换。  
CAS实际是普遍处理器都支持的一条指令，这条指令通过判断当前内存值V、旧的预期值A、即将更新的值B是否相等来对比并设置新值，从而实现变量的原子性。  
Synchronized会线程阻塞称为悲观锁，CAS不会使线程阻塞称为乐观锁。悲观锁其他没有获取锁的线程是不会执行代码的，而乐观锁是可以使多个线程同时访问代码，可是会判断是否有更新决定是否重新执行。

## 2、CAS的实现原理 ##

CAS的原理：通过三个参数，当前内存的变量值V、旧的预期值A、即将更新的值B。通过判断是V和A是否相等查看当前变量值是否被其他线程改变，如果相等则变量没有被其他线程更改，就把B值赋予V；如果不相等则做自旋操作。  
举例：假设i的初始值为0，现两线程分别执行i++操作，看看CAS会如何执行：

> 1线程：A = 0,B = 1  
> 2线程：A = 0,B = 1

此时两个线程的旧的期望值A、更新的B值都是一样的  
假设1线程先执行，线程1从内存中拿到i的值V,此时V等于0，刚好和旧的期望值A相等，就把更新的值B赋值到内存i值V中。  
2线程执行时，此时拿到内存的V值为1，和旧的预期值0不想等，则不做更新B的赋值操作，通过自旋把旧的预期值A=V，并再次确定CAS指令。  
![在这里插入图片描述][13eefe3456f44acc959e9af2e51ced27.png]

JDK提供的原子操作类就是基于CAS来实现原子性，比如：AtomicInteger、AtomicIntegerArray、AtomicDouble、AtomicBoolean等

## 3、单JVM内锁CAS实现 ##

import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    
    /***
     * @title AtomicExample
     * @desctption CAS
     * @author Kelvin
     * @create 2023/6/14 17:08
     **/
    public class AtomicExample {
        
        private static Map<String, Boolean> map = new HashMap<>();
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
            //未加锁
            map.put("lock", true);
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
                int finalI = i;
                executorService.submit(
                        () -> {
        
                            boolean isRotate = true;
                            while (isRotate) {
        
                                boolean vLock = map.get("lock");
                                if( vLock ) {
        
                                    boolean aLock = map.get("lock");
                                    if( vLock == aLock ) {
        
                                        //执行业务逻辑
                                        //加锁
                                        map.put("lock", false);
                                        System.out.println( "执行业务逻辑, i: " + finalI);
                                        try {
        
                                            Thread.sleep(2000);
                                        } catch (InterruptedException e) {
        
                                            throw new RuntimeException(e);
                                        }
                                        isRotate = false;
                                        //释放锁
                                        map.put("lock", true);
                                    } else {
        
                                        System.out.println("自旋，重新获取锁！");
                                        continue;
                                    }
                                }
                            }
                        }
                );
            }
    
            Thread.sleep(20 * 1000);
            System.out.println("end");
            executorService.shutdown();
            
        }
    }

### 3.1、效果 ###

执行业务逻辑, i: 1  
执行业务逻辑, i: 5  
自旋，重新获取锁！  
自旋，重新获取锁！  
自旋，重新获取锁！  
自旋，重新获取锁！  
自旋，重新获取锁！  
自旋，重新获取锁！  
执行业务逻辑, i: 4  
自旋，重新获取锁！  
自旋，重新获取锁！  
执行业务逻辑, i: 10  
自旋，重新获取锁！  
自旋，重新获取锁！  
执行业务逻辑, i: 9  
执行业务逻辑, i: 2  
自旋，重新获取锁！  
执行业务逻辑, i: 3  
自旋，重新获取锁！  
执行业务逻辑, i: 0  
执行业务逻辑, i: 12  
执行业务逻辑, i: 11  
执行业务逻辑, i: 8  
执行业务逻辑, i: 6  
执行业务逻辑, i: 7  
执行业务逻辑, i: 14  
自旋，重新获取锁！  
执行业务逻辑, i: 15  
执行业务逻辑, i: 16  
执行业务逻辑, i: 18  
自旋，重新获取锁！  
自旋，重新获取锁！  
执行业务逻辑, i: 17  
执行业务逻辑, i: 19  
执行业务逻辑, i: 13  
end

[_-Redisson]: https://blog.csdn.net/s445320/article/details/131132334
[CAS]: https://blog.csdn.net/s445320/article/details/130951405
[Java]: https://blog.csdn.net/s445320/article/details/130930596
[Java 1]: https://blog.csdn.net/s445320/article/details/130928675
[CountDownLatch_Semaphone]: https://blog.csdn.net/s445320/article/details/130555328
[Java 2]: https://blog.csdn.net/s445320/article/details/130520734
[c4a10b8eea164c2195103ea3819a3f81.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c4a10b8eea164c2195103ea3819a3f81.png
[13eefe3456f44acc959e9af2e51ced27.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/13eefe3456f44acc959e9af2e51ced27.png