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02_JUC__原子变量与CAS算法

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02_JUC__原子变量与CAS算法

考虑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++;

底层:

int temp = i;
i = i+1;
i = temp;

编写代码测试原子性:

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 int serialNumber = 0;

    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + getSerialNumber());
    }

    public int getSerialNumber(){
        return serialNumber++;
    }
}

输出:

这里多运行几次,可能才出现。

Thread-2:0
Thread-4:2
Thread-5:3
Thread-7:1
Thread-6:7
Thread-3:0
Thread-1:6
Thread-8:5
Thread-0:4
Thread-9:8

发现有两个0;

CAS1

而想当然的就想到可以用volatile来解决,但是volatile结局了内存可见性,但不保证原子性,所以依然还会存在这种问题(因为i++这种操作包含了读改写三步操作);

原子变量:jdk1.5以后提供了java.util.concurrent.atomic包下提供了大量常用的原子变量;

  • 原子变量包含了volatile的特性,保证了内存可见性。

  • 用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(计算机底层的知识)

    CAS2

    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,V = B,否则将不做任何操作

    CAS比加锁效率高,因为CAS算法在不成功的时候不会阻塞,不会放弃CPU给他的使用权,紧接着可以立即再去尝试更新,所以比同步锁的效率高很多。

    用原子变量改进代码:

    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 int serialNumber = 0;
    
        /**
         * 使用原子变量
         */
        private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger();
    
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + getSerialNumber());
        }
    
        public int getSerialNumber(){
    //        ++i
    //        serialNumber.incrementAndGet();
            // i++
            return serialNumber.getAndIncrement();
        }
    }
    

    执行结果没问题,不会再出现重复数字。

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