Java JUC 高级线程之二 原子变量和CAS算法

文章目录

• • 原子变量
  • CAS算法
  • 实例dome
  • 模拟CAS算法

原子变量

1. 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也提供原子条件更新操作的类。
2. 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。
3. AtomicIntegerArray、 AtomicLongArray和 AtomicReferencearray类进一步扩展了原子操作,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。
4. 核心方法：boolean compareAndSet(expectedValue,updateValue);
5. java.util.concurrent.atomic包下提供了一些原子操作的常用类：
   1. AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference
   2. AtomicIntegerArray、AtomicLongArray
   3. AtomicMarkableReference
   4. AtomicReferenceArray
   5. AtomicStampedReference

CAS算法

1. 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中的一种特殊指令,用于管理对共享数据的并发访问。
2. CAS是一种无锁的非阻塞算法的实现。
3. CAS包含了3个操作数
   1. 需要读写的内存值V
   2. 进行比较的值A
   3. 拟写入的新值B
4. 当且仅当v的值等于A时,CAS通过原子方式用新值B来更新V的值,否则不会执行任何操作。

实例dome

注释部分为原来的代码。

/*
 * 一、 i++ 的原子性问题：i++ 的操作实际上分为三个步骤“读-改-写”
 * 
 * 			int i = 10;
 * 			i = i++;//10
 * 
 * 			int temp = i;
 * 			i = i + 1;
 * 			i = temp;
 * 二、 原子变量：jdk1.5 后java.util.concurrent.atomic 包下提供了常用的的原子变量
 * 		1. 里面封装的value 都用 volatile修饰 保证内存可见性
 * 		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 包含了三个操作数：
 * 				内存值 V
 * 				预估值 A
 * 				更新值 B
 * 				当且仅当 V == A 时，才会把 B的值赋给A，否则，不做任何操作。
 */
public class TestAtomicDemo {
	
	public static void main(String[] args) {
		
		AtomicDemo ad = new AtomicDemo();
		
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			new Thread(ad).start();
		}
		
	}
}
class AtomicDemo implements Runnable{

//	private volatile int serialNumber = 0;
	private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger();
	@Override
	public void run() {
		
		try {
			Thread.sleep(2000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + getSerialNumber());
	}
	
	public int getSerialNumber() {
//		return serialNumber++;
		return serialNumber.getAndIncrement();
	}

}
           

模拟CAS算法

这段代码有点难理解，看不懂可以留言。

/*
 * 模拟cas算法
 */
public class TestCompareAndSwap {
	public static void main(String[] args) {
		
		final CompareAndSwap cas = new CompareAndSwap();
		
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			new Thread(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					int expectedValue = cas.get();
					int i = (int)(Math.random()*101);
					System.out.println(expectedValue+ " " +i);
					boolean b = cas.compareAndSet(expectedValue, i);
					System.out.println(b);
				}
			}).start();;
		}
	}
}
class CompareAndSwap{
	
	private int value;
	//获取内存值
	public synchronized int get() {
		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);
	}
	
}