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2.原子变量 CAS算法

时间:2017-08-25 13:58:45      阅读:229      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:integer   upd   expec   fonts   保存   替换   cte   i+1   使用   

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 }

 

2.原子变量 CAS算法

标签:integer   upd   expec   fonts   保存   替换   cte   i+1   使用   

原文地址:http://www.cnblogs.com/xuzekun/p/7427218.html

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