Java-多线程中的原子性问题

叁歲伎倆 2022-12-28 00:43 161阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、volatile关键字
 *  二、原子性
 *  三、Atomic包
 *   *  1.Atomic包概述
     *  2.AtomicInteger的常用方法
     *  3.AtomicInteger内存解析
 *  四、悲观锁和乐观锁

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# 一、volatile关键字 #

多个线程中，如果同时访问某个共享数据，该共享数据会在多个线程的栈内存中创建一份拷贝。基于拷贝进行读取和修改操作，如果是修改操作再同步到原数据位置。但是多个线程之间不会直接进行同步，线程会不定期查看原数据的内容进行同步，就有可能导致线程之间的数据不一致。

1.  堆内存是唯一的，每一个线程都有自己的线程栈。
2.  每一个线程在使用堆里面变量的时候，都会先拷贝一份到变量的副本中。
3.  在线程中，每一次使用是从变量的副本中获取的。

Volatile关键字 : 强制线程每次在使用的时候，都会看一下共享区域最新的值。

使用同步加锁的方式，也可以解决上述问题。当一个线程获取到锁的时候，会首先清空变量的拷贝，重新获取最新数据。

# 二、原子性 #

概述：所谓的原子性是指在一次操作或者多次操作中，要么所有的操作全部都得到了执行并且不会受到任何因素的干扰而中断，要么所有的操作都不执行，多个操作是一个不可以分割的整体。

volatile关键字不能保证数据操作的原子性的，但是加同步锁可以保证原子性，相对应的性能就会降低。

# 三、Atomic包 #

## 1.Atomic包概述 ##

概述：java从JDK1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包(简称Atomic包)，这个包中的原子操作类提供了一种用法简单，性能高效，线程安全地更新一个变量的方式。因为变量的类型有很多种，所以在Atomic包里一共提供了13个类，属于4种类型的原子更新方式，分别是原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用和原子更新属性(字段)。本文只讲解使用原子的方式更新基本类型，使用原子的方式更新基本类型Atomic包提供了以下3个类：

AtomicBoolean： 原子更新布尔类型

AtomicInteger： 原子更新整型

AtomicLong： 原子更新长整型

以上3个类提供的方法几乎一模一样，所以本文仅以AtomicInteger为例进行讲解。

## 2.AtomicInteger的常用方法 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>public AtomicInteger()</td> 
   <td>初始化一个默认值为0的原子型Integer</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>public AtomicInteger(int initialValue)</td> 
   <td>初始化一个指定值的原子型Integer</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int get()</td> 
   <td>获取值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int getAndIncrement()</td> 
   <td>以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增前的值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int incrementAndGet()</td> 
   <td>以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增后的值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int addAndGet(int data)</td> 
   <td>以原子方式将输入的数值与实例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回结果</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int getAndSet(int value)</td> 
   <td>以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 3.AtomicInteger内存解析 ##

AtomicIntefer原理：自旋锁 + CAS算法

*  CAS算法：  
    有3个操作数（内存值V， 旧的预期值A，要修改的值B）；
    
    当旧的预期值A == 内存值 此时修改成功，将V改为B ；
    
    当旧的预期值A！=内存值 此时修改失败，不做任何操作 ；
    
    并重新获取现在的最新值（这个重新获取的动作就是自旋）。

# 四、悲观锁和乐观锁 #

synchronized和CAS的区别 :

相同点：在多线程情况下，都可以保证共享数据的安全性。

不同点：synchronized总是从最坏的角度出发，认为每次获取数据的时候，别人都有可能修改。所以在每次操作共享数据之前，都会上锁。（悲观锁）

cas是从乐观的角度出发，假设每次获取数据别人都不会修改，所以不会上锁。只不过在修改共享数据的时候，会检查一下，别人有没有修改过这个数据，如果别人修改过，那么我再次获取现在最新的值；如果别人没有修改过，那么我现在直接修改共享数据的值。(乐观锁）

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