--- title: 原子操作CAS date: 2019-04-21 12:00:00 update: 2019-04-21 12:00:00 categories: 并发编程 tags: [原子操作CAS] --- ### 原子操作CAS `synchronized`基于阻塞的锁的机制，存在的问题 * 被阻塞的线程优先级很高 * 拿到锁的线程一直不释放锁怎么办 * 大量的竞争，消耗cpu，同时带来死锁或者其他安全 CAS(Compare And Swap)，指令级别保证这是一个原子操作。 三个运算符： 一个内存地址V，一个期望的值A，一个新值B。 基本思路：如果地址V上的值和期望的值A相等，就给地址V赋给新值B，如果不是，不做任何操作，进入循环（死循环，自旋）里不断的进行CAS操作。 ### CAS的问题 #### ABA问题 A---》B----》A 解决方案：添加版本号，每次修改A引用指向的内存时，添加版本号，根据引用指向的值和该版本号是否相同，判断其值是否发生过变化。 #### 循环时间长开销大 CAS操作长期不成功，cpu不断的循环 ### Jdk中相关原子操作类的使用 * 更新基本类型类：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong * 更新数组类：AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，AtomicReferenceArray * 更新引用类型：AtomicReference，AtomicMarkableReference，AtomicStampedReference * 原子更新字段类：AtomicReferenceFieldUpdater，AtomicIntegerFieldUpdater，AtomicLongFieldUpdater #### AtomicReference ```java import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference; /** * 类说明：演示引用类型的原子操作类 */ public class UseAtomicReference { static AtomicReference userRef = new AtomicReference(); public static void main(String[] args) { UserInfo user = new UserInfo("Mark", 15);// 要修改的实体的实例 userRef.set(user); UserInfo updateUser = new UserInfo("Bill", 17);// 要变化的新实例 // 更新userRef中user信息为updateUser，原子更新，改变的是引用地址 userRef.compareAndSet(user, updateUser); System.out.println(userRef.get().getName()); System.out.println(userRef.get().getAge()); System.out.println(user.getName()); System.out.println(user.getAge()); } //定义一个实体类 static class UserInfo { private String name; private int age; public UserInfo(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public String getName() { return name; } public int getAge() { return age; } } } ``` ``` Bill 17 Mark 15 ``` #### 解决CAS带来的ABA问题 ```java import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference; /** * 类说明：演示带版本戳的原子操作类 */ public class UseAtomicStampedReference { static AtomicStampedReference asr = new AtomicStampedReference<>("Mark", 0); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final int oldStamp = asr.getStamp();// 拿初始的版本号 final String oldReferenc = asr.getReference(); System.out.println(oldReferenc + "===========" + oldStamp); Thread rightStampThread = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "当前变量值：" + oldReferenc + "当前版本戳：" + oldStamp + "-" + asr.compareAndSet(oldReferenc, oldReferenc + "Java", oldStamp, oldStamp + 1)); } }); Thread errorStampThread = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { String reference = asr.getReference(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "当前变量值：" + reference + "当前版本戳：" + asr.getStamp() + "-" + asr.compareAndSet(reference, reference + "C", oldStamp, oldStamp + 1)); } }); rightStampThread.start(); rightStampThread.join(); errorStampThread.start(); errorStampThread.join(); System.out.println(asr.getReference() + "===========" + asr.getStamp()); } } ``` ``` Mark===========0 Thread-0当前变量值：Mark当前版本戳：0-true Thread-1当前变量值：MarkJava当前版本戳：1-false MarkJava===========1 ```