并发编程(3)--原子操作CAS
3、原子操作CAS
Atom(不可分割)
什么是原子操作?如何实现原子操作?
syn基于阻塞的锁的机制,1、被阻塞的线程优先级很高,2、拿到锁的线程一直不释放锁怎么办?3、大量的竞争,消耗cpu,同时带来死锁或者其他安全。
CAS的原理
CAS(Compare And Swap),指令级别保证这是一个原子操作。利用现代处理器都支持的CAS指令,循环这个指令直到成功为止。
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
1.ABA问题,可以用版本号来解决
A---》B----》A,版本号: A1àB2-àA3
2.开销问题
CAS操作长期不成功,cpu不断的循环,
3.只能保证一个共享变量的原子操作
因为一个内存地址只会指向一个变量,可以使用下面的AtomicReference
Jdk中相关原子操作类的使用
对于不太适合使用synchronize关键字的时候 ,比如简单的数字相加操作,用锁不方便,笨重的时候
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
AtomicMarkableReference,boolean 有没有动过
AtomicStampedReference 动过几次
package com.xiangxue.ch3; import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference; /** *@author Mark老师 * *类说明:演示带版本戳的原子操作类 */ public class UseAtomicStampedReference { static AtomicStampedReference<String> 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
a.更新基本类型举例:
package com.xiangxue.ch3; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; /** *@author Mark老师 * *类说明: */ public class UseAtomicInt { static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(10); public static void main(String[] args) { System.out.println(ai.getAndIncrement());//10--->11 System.out.println(ai.incrementAndGet());//11--->12--->out System.out.println(ai.get()); } }
b.更新引用类型举例:
package com.xiangxue.ch3; import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference; /** *@author Mark老师 * *类说明:演示引用类型的原子操作类 */ public class UseAtomicReference { static AtomicReference<UserInfo> userRef = new AtomicReference<UserInfo>(); 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 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; } } }
c.数组
package com.xiangxue.ch3; import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray; /** *@author Mark老师 * *类说明: */ public class AtomicArray { static int[] value = new int[] { 1, 2 }; static AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(value); public static void main(String[] args) { ai.getAndSet(0, 3); System.out.println(ai.get(0));//3 System.out.println(value[0]);//1 } }