线程的原子操作CAS

朱雀 2023-07-16 13:58 208阅读 0赞

### 线程的原子操作CAS ###

*   *   *   *  1.原子操作介绍
             *   *  1.1 用法场景
                 *  1.2 CAS原理
                 *   *  1.2.1 原理
                     *  1.2.2 解决的问题
                 *  1.3 原子操作的工具类
             *  2.原子操作工具类的使用

3.26号  
来补了。

#### 1.原子操作介绍 ####

我们在开发的过程中，有很多需要安全性的操作。一般情况下会使用显式锁或者synchronized去加锁。如果只是一些变量或者一个对象的操作的时候，加锁就显的特别臃肿了。并且加锁解锁也会消耗一定的时间，这样对我们的项目接口的响应效率会大大降低。所以就提出了一个原子操作的概念。

##### 1.1 用法场景 #####

在项目中对一个变量或者一个对象做线程安全方面的操作时，使用原子操作的工具类。

##### 1.2 CAS原理 #####

###### 1.2.1 原理 ######

利用了现代处理器都支持的CAS指令，循环这个指令，直到成功为止。

###### 1.2.2 解决的问题 ######

1.  ABA问题（线程1拿到数据是A，线程2拿到数据后修改为B，然后放回之前又修改为A，线程1最后做数据对比发现没有变化），提出版本戳的概念：A1—》B2—》A3。
2.  开销问题：使用的时候不会加锁，只是在放回的时候对比一下有没有被别的线程修改过（乐观锁）。
3.  只能保证一个共享变量的原子操作。

##### 1.3 原子操作的工具类 #####

Java为我们提供了一些原子操作的工具类，在java.util.concurrent.atomic包里。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE5Njc0MjYz_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
使用场景：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE5Njc0MjYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

#### 2.原子操作工具类的使用 ####

使用两个工具类AtomicInteger和AtomicReference写个例子，

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
    public class UseAtomic { 
        static AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(1);
        public static void main(String[] args) { 
            for (int i = 0; i < 4; i++) { 
                new Thread(new Runnable() { 
                    @Override
                    public void run() { 
                        int atoInt = atomicInteger.addAndGet(2); //先增加再返回
                        System.out.println("Thread" + Thread.currentThread().getName() + ":atoInt=" + atoInt);
                        System.out.println("Thread" + Thread.currentThread().getName() + ":set:"+atomicInteger.compareAndSet(3,4));//先比较再设置，设置失败返回false
                    }
                }).start();
            }
            User user = new User();
            user.setAge(1);
            user.setName("Andy");
            AtomicReference<User> userAtomicReference = new AtomicReference<>(user);
            User user2 = new User();
            user2.setAge(3);
            user2.setName("Hello");
            userAtomicReference.getAndSet(user2);//先获取再设置
            System.out.println(user.getAge());
            System.out.println(userAtomicReference.get().getAge());
            System.out.println(userAtomicReference.compareAndSet(user, user2));//先比较再设置，设置失败返回false
    
            user.setAge(4);
            System.out.println(userAtomicReference.get().getAge());
    
            userAtomicReference.get().setAge(4);
            System.out.println(user.getAge());
        }
        static class User { 
            private String name;
            private int age;
    
            public String getName() { 
                return name;
            }
            public void setName(String name) { 
                this.name = name;
            }
            public int getAge() { 
                return age;
            }
            public void setAge(int age) { 
                this.age = age;
            }
        }
    }

返回结果

ThreadThread-0:atoInt=3
    ThreadThread-1:atoInt=5
    ThreadThread-1:set:false
    ThreadThread-0:set:false
    ThreadThread-2:atoInt=7
    ThreadThread-2:set:false
    ThreadThread-3:atoInt=9
    ThreadThread-3:set:false
    1
    3
    false
    3
    4

学习了好几遍，大致总结了一下。后续继续补充完善

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE5Njc0MjYz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/17ea8f31caa642ac92cf28d2309244eb.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE5Njc0MjYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230528/3c7996205b5044998026e1b4dcf8d876.png