前面提到,使用volatile无法保证 变量状态的原子性操作,所谓原子性,就是不可再分
如:i++的原子性问题,i++ 的操作实际上分为三个步骤 "读-改-写"
(1)保存i的值(一个临时变量中)
(2)递增i
(3)返回已保存的值
当在并发的条件下执行 i++,
线程1执行 i++,先从主存中 获取 i 的 值(假设初值i=0),还未等 执行i = i + 1,此时线程2进来,也从主存中获取 i 的 值(0)
然后 线程1 执行了 i = i + 1;(i=1) 线程2再执行 i = i + 1(i=1),这种结果是错误的
即使使用 volatile ,保证内存的可见性,也是不管用的,即使在主存中进行修改操作,一样会产生这种错误
此时,可以采用 CAS算法 ,CAS算法 是 乐观锁的一种(冲突检测)(hibernate 的乐观锁是 加一个 version 字段,来判断是否发生了并发)
CAS(Compare-And-Swap) 算法 保证数据变量的原子性
CAS 算法是硬件对于并发操作的支持
CAS 包含了三个操作数:
* ①内存值 V
* ②预估值 A
* ③更新值 B
* 当且仅当 V == A 时, V = B; 否则,不会执行任何操作。
过程分析:同样在 并发条件下 执行 i++
1、线程1 执行 i++,先从主存中获取 i 的值(V=i=0) (设i=0),此时线程2进来,也从主存中 获取 i 的 值(0)
2、然后线程1 执行 getAndIncrement,即比较和替换一起执行,(过程:再从内存中读取一遍i的值(A=i=0),让 A(0) 与 V(0)进行比较,
发现 V==A,此时,B = i+1,将B的值更新到内存中(V = B) )
3、然后 线程2 开始执行 getAndIncrement,即比较和替换一起执行,过程 和 上述类似,不过再从内存读一次值,i的值已经变成了 1 ,即A的值也为1
让A(1)与V(0)进行比较比较,发现 V!=A, 不执行任何操作
注:将 V 与 A 比较的意义在于 判断 要更新的值(V)是否发生了改变,如果没有发生改变,则进行 V 的 更新,否则不做任何操作
再发现 V!=A 后,与 synchronize 不一样的 是,这里不会发生阻塞,不会等当前线程执行完后,再由CPU 分配时间去给线程2去执行,
而是不停的 循环发送请求,紧接着再去尝试,再去更新,这也是 CAS算法 比普通同步锁的做法 效率要高的原因
采用CAS算法之后,当有多个线程访问 内存中的共享资源,一次只会有一个线程成功,其他线程都会失败
java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子操作的常用类:里面频繁的使用到了CAS算法来保证变量状态的原子性操作
? AtomicBoolean 、 AtomicInteger 、 AtomicLong 、 AtomicReference
? AtomicIntegerArray 、 AtomicLongArray
? AtomicMarkableReference
? AtomicReferenceArray
? AtomicStampedReference
l核心方法:boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue) (也是CAS里面的核心,即比较和替换一起执行)
1 /* 2 * 一、i++ 的原子性问题:i++ 的操作实际上分为三个步骤“读-改-写” 3 * int i = 10; 4 * i = i++; //10 5 * 6 * (1)保存i的值(一个临时变量中) 7 (2)递增i 8 (3)返回已保存的值 9 * 10 * 二、原子变量:在 java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子变量。 11 * 1. volatile 保证内存可见性 12 * 2. CAS(Compare-And-Swap) 算法保证数据变量的原子性 13 * CAS 算法是硬件对于并发操作的支持 14 * CAS 包含了三个操作数: 15 * ①内存值 V 16 * ②预估值 A 17 * ③更新值 B 18 * 当且仅当 V == A 时, V = B; 否则,不会执行任何操作。 19 */ 20 21 public class TestAtomic { 22 public static void main(String[] args) { 23 24 AtomicDemo ad = new AtomicDemo(); 25 for(int i = 0;i<10;i++) { 26 new Thread(ad).start(); 27 } 28 } 29 } 30 31 class AtomicDemo implements Runnable { 32 //创建原子变量 33 private AtomicInteger i = new AtomicInteger(0); 34 @Override 35 public void run() { 36 try { 37 Thread.sleep(200); 38 } catch (InterruptedException e) { 39 40 } 41 //查看源码可以发现 循环一直调用compareAndSet(ExceptionValue,UpdateValue)方法,即比较和替换一起执行, 42 //并且如果失败了,会不停的去尝试更新(里面使用到CAS算法的) 43 System.out.println(i.getAndIncrement()); 44 } 45 46 47 }