java多线程-cas及atomic
大纲:
- cas
- atomic
一、cas
cas:compareAndSwap,一种乐观锁。
cas思想:cas需要三个值,v是内存值,e是期望值,n是要修改的值。当内存中的值v等于预期值e(说明内存中的值没有被其他线程修改)、才可以修改v为n。
cas伪代码
boolean cas(int v,int e,int n){
if(v==e){
v=n;
return true;
}else {
return false;
}
}
cas是unsafe类中的native方法,是原子操作,保证线程安全。
二、atomic
在java.util.concurrent.atomic包中,提供了许多拥有原子操作的类,供并发编程使用。这个包中的类大都使用了cas操作来保证操作的原子性。
以AtomicInteger为例,看下如何使用cas实现原子操作,这里为java1.8以下的源码:
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable { private volatile int value; //volatile保证可见性,一个线程更新后,其他线程立即可见 public final int get() {
return value;
} public AtomicInteger(int initialValue) {
value = initialValue;
} public final int getAndIncrement() {
for (;;) {
int current = get();//预期值e
int next = current + 1;//要修改的值n
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
//这个相当于线程安全的a++操作,其思想就是不断进行cas操作,直至成功
} public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
//给bootStrap类加载器用的unsafe中全部是native方法。
// valueOffset为变量在内存中偏移地址,用来找内存中的值v
} ......
}
ABA问题:一个线程在cas操作时,期望值是A,另一个线程修改了期望值为B,就会导致cas操作失败。但是如果这时候又有一个线程再次修改期望值为A,cas操作将成功。
如何解决:atomic包下AtomicStampedReference
public class AtomicStampedReference<V> { private static class Pair<T> {
final T reference;
final int stamp;
private Pair(T reference, int stamp) {
this.reference = reference;
this.stamp = stamp;
}
static <T> Pair<T> of(T reference, int stamp) {
return new Pair<T>(reference, stamp);
}
} private volatile Pair<V> pair; public AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp) {
pair = Pair.of(initialRef, initialStamp);
//AtomicStampedReference内部有一个静态内部类pair,pair不仅封装了数据还封装了一个stamp用于区分每次修改
} public boolean compareAndSet(V expectedReference,
V newReference,
int expectedStamp,
int newStamp) {
Pair<V> current = pair;
return
expectedReference == current.reference &&
expectedStamp == current.stamp &&
((newReference == current.reference &&
newStamp == current.stamp) ||
casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp))); //cas比较pair对象(不仅比较内存值如期望值,同时比较期望stamp与内存stamp)
} private boolean casPair(Pair<V> cmp, Pair<V> val) {
return UNSAFE.compareAndSwapObject(this, pairOffset, cmp, val);
} ...
}
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