JUC包 (一) 原子类与 CAS操作

Bertha 。 2022-03-02 07:54 317阅读 0赞

### 前言 ###

在前四个模块中,我们主要介绍了Thread类、synchronized与volatile关键字、线程通信、ReentrantLock锁. 本节我们将介绍Java中的原子操作.

本章主要包括如下几个部分:

*  原子更新基本类型
 *  原子更新数组
 *  原子更新引用类型
 *  原子更新字段类

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### 正文 ###

##### 原子更新基本类型 #####

*  AtomicBoolean
 *  AtomicInteger
 *  AtomicLong

// Integer类型
    public static void methodA(){
    	AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(1);
    	System.out.println(atomicInteger.get());
    	System.out.println(atomicInteger.incrementAndGet());
    }
    
    // methodA
    // 1
    // 2

##### 原子更新数组 #####

*  AtomicIntegerArray
 *  AtomicLongArray
 *  AtomicReferenceArray

`AtomicIntegerArray类`中主要有两个方法

*  `int addAndGet(int i, int delta)` 原子方式将输入值与数组中索引为i的元素相加;
 *  `compareAndSwap(int i, int expect,int update)`如果当前值等于预期值,则以原子方式将数组位置i的元素设置为update的值.

public static void methodB(){
    		int []value = {1,2};
    		AtomicIntegerArray atomicArray = new AtomicIntegerArray(value);
    		atomicArray.getAndSet(0, 3);
    		System.out.println(atomicArray.get(0));
    		System.out.println(value[0]);
    
    	}
    
    // methodB
    // 3
    // 1

##### 原子更新引用类型 #####

*  AtomicReference
 *  AtomicReferenceFieldUpdater
 *  AtomicMarkableReference(尚未研究)

class User{
    	private String name;
    	private int old;
    	
    	public User(String name,int old){
    		this.name = name;
    		this.old = old;
    	}
    	
    	public String getName(){
    		return name;
    	}
    	public int getOld(){
    		return old;
    	}
    }
    
    public static void methodC(){
    		User sean = new User("Sean", 24);
    		AtomicReference<User> atomicUserRef = new AtomicReference<User>();
    		atomicUserRef.set(sean);
    		User abel = new User("Abel", 25);
    		atomicUserRef.compareAndSet(sean, abel);
    		System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
    		System.out.println(atomicUserRef.get().getOld());
    	}
    
    // methodC
    // Abel
    // 25

##### 原子更新字段类 #####

*  AtomicIntegerFieldUpdater
 *  AtomicLongFieldUpdater
 *  AtomicStampedReference: 使用版本号解决CAS中可能出现的ABA问题.

public static void methodD(){
    		AtomicIntegerFieldUpdater<User> atomicIntegerFieldUpdater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(User.class, "old");
    		
    		User abel = new User("abel", 25);
    		System.out.println(atomicIntegerFieldUpdater.getAndIncrement(abel));
    		System.out.println(atomicIntegerFieldUpdater.get(abel));
    	}
    	
    // methodD
    // Abel
    // 25

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### CAS机制与问题 ###

##### CAS机制 #####

CAS 即 Compare and Swap. 其在原子类与锁中使用广泛.

public final getAndIncrement(){
    	for(;;){
    		int current = get();
    		int next = current+1;
    		if(compareAndSwap(current, next))
    			return current;
    	}
    }
    
    public final boolean compareAndSet(int expect, int update){
    	return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueoffset, expect, update);
    }

在`unsafe`中是通过`native`方法调用linux指令进行完成的.  
[面试必问的CAS，你懂了吗？][CAS]  
[Java中的CAS实现原理][Java_CAS]  
[漫画：什么是 CAS 机制？][CAS 1]

##### 问题 #####

*  循环时间开销大
 *  只能完成单个的原子的操作
 *  ABA问题

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### Reference ###

\[1\]. Java 多线程编程核心技术  
\[2\]. Java并发编程的艺术  
\[3\]. [面试必问的CAS，你懂了吗？][CAS]  
\[4\]. [Java中的CAS实现原理][Java_CAS]  
\[5\]. [漫画：什么是 CAS 机制？][CAS 1]  
\[6\]. [Java多线程系列–“JUC原子类”01之 框架][Java_JUC_01_]

[CAS]: https://blog.csdn.net/v123411739/article/details/79561458
[Java_CAS]: http://www.cnblogs.com/javalyy/p/8882172.html
[CAS 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIxMjE5MTE1Nw==&mid=2653192625&idx=1&sn=cbabbd806e4874e8793332724ca9d454&chksm=8c99f36bbbee7a7d169581dedbe09658d0b0edb62d2cbc9ba4c40f706cb678c7d8c768afb666&scene=21#wechat_redirect
[Java_JUC_01_]: http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3514589.html