java并发编程（十二）- CAS(Compare And Swap)-白红宇

java并发编程（十二）- CAS(Compare And Swap)

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发布时间：2019-05-03

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什么是原子操作？

"原子操作(atomic operation)是不需要synchronized"，这是多线程编程的老生常谈了。所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切 [1] 换到另一个线程）。

CAS的原理

利用了现代处理器都支持的CAS的指令，循环这个指令，直到成功为止。

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。

循环（死循环，自旋）里不断的进行CAS操作

CAS的问题

虽然解决了原子操作，但是ABA问题，循环开销时间长，以及只能保证一个共享变量的原子操作。

1> ABA 问题：

如线程1从内存X中取出A，这时候另一个线程2也从内存X中取出A，并且线程2进行了一些操作将内存X中的值变成了B，然后线程2又将内存X中的数据变成A，这时候线程1进行CAS操作发现内存X中仍然是A，然后线程1操作成功。虽然线程1的CAS操作成功，但是整个过程就是有问题的。比如链表的头在变化了两次后恢复了原值，但是不代表链表就没有变化。

所以JAVA中提供了AtomicStampedReference/AtomicMarkableReference来处理会发生ABA问题的场景，主要是在对象中额外再增加一个标记来标识对象是否有过变更。

AtomicMarkableReference，boolean 有没有动过

AtomicStampedReference 动过几次

2> 循环开销时间长

3> 只能保证一个变量的原子操作。如果有两个共享变量 i=2,j=a 合并为ij=2a操作。

Jdk中相关原子操作类的使用

更新基本类型类：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong，AtomicReference

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

代码示例：

package com.caojiulu;import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;/** *@author caojiulu  * *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("caojiulu", 24);//要修改的实体的实例        userRef.set(user);                UserInfo updateUser = new UserInfo("caojiulu1", 18);//要变化的新实例        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;        }    }}

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