Java提高——JUC线程原子变量和CAS算法

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：

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);
    }

}

Java提高——JUC线程原子变量和CAS算法

原子变量

CAS算法

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