java并发编程系列二：原子操作/CAS

什么是原子操作

不可被中断的一个或者一系列操作

实现原子操作的方式

Java可以通过锁和循环CAS的方式实现原子操作

CAS（ Compare And Swap ）为什么要有CAS？

Compare And Swap就是比较并且交换的一个原子操作，由Cpu在指令级别上进行保证。

为什么要有CAS：因为通过锁实现原子操作时，其他线程必须等待已经获得锁的线程运行完以后才能获得资源，这样就会占用系统的大量资源

CAS包含哪些参数？

CAS包含三个参数：1、变量所在内存地址V；2、变量对应的值A；3、我们将要修改的值B。如果说V上的变量的值是A的话，就用B重新赋值，如果不是A，那就什么事也不做，操作的返回结果原值是多少。

循环CAS：在一个（死）循环【for(;;)】里不断进行CAS操作，直到成功为止（自旋操作即死循环）。

CAS实现原子操作的三大问题

1、 ABA问题：其他的线程把值改成了B，很快改成了A，原子操作的线程发现值是A就修改，这样会有问题。解决ABA，引入版本号：1A-》2C-》3A

2、循环时间很长的话，cpu的负荷比较大

3、对一个变量进行操作可以，同时操作多个共享变量有点麻烦

CAS线程安全（面试点）

通过硬件层面的阻塞实现原子操作的安全

原子更新基本类型类

AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference。

AtomicInteger的常用方法如下

·int addAndGet（int delta）：

·boolean compareAndSet（int expect，int update）：

·int getAndIncrement()：原子递增，但是返回的是自增以前的值

incrementAndGet原子递增，但是返回的是自增以后的值

·int getAndSet（int newValue）：

package com.lgs.atomicint;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * lgs
 * 原子操作更新整型
 */
public class AtomicIntTest {
    static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(1);
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ai.getAndIncrement());
        ai.incrementAndGet();
        System.out.println(ai.get());
    }
}

输出：

1
3

原子更新数组类

AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，AtomicReferenceArray

AtomicIntegerArray类主要是提供原子的方式更新数组里的整型，

其常用方法如下。

·int addAndGet（int i，int delta）：

·boolean compareAndSet（int i，int expect，int update）：

数组通过构造方法传入，类会将数组复制一份，原数组不会发生变化。

package com.lgs.atomicarray;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;

/**
 * lgs
 * 原子操作更新数组
 */
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));
        System.out.println(value[0]);
    }

}

输出：

3
1

原子更新引用类型提供的类。

·AtomicReference：可以解决更新多个变量的问题

·AtomicStampedReference：解决ABA问题使用数字作为版本关心得是有几个人改过

·AtomicMarkableReference：解决ABA问题使用Boolean作为版本，关心的是有没有修改过

package com.lgs;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

/**
 * lgs
 * 原子操作更新引用类型即可以同时更新多个值
 */
public class AtomicRef {

    static AtomicReference<User> userAtomicReference = new AtomicReference<>();

    public static void main(String[] args) {
        User user = new User("lgs",26);
        userAtomicReference.set(user);
        User updateUser = new User("ll",27);
        userAtomicReference.compareAndSet(user,updateUser);
        System.out.println(userAtomicReference.get().getName());
        System.out.println(userAtomicReference.get().getOld());
    }

    static 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;
        }
    }

}

输出：

ll
27

原子更新字段类

Atomic包提供了以下3个类进行原子字段更新。

·AtomicReferenceFieldUpdater：

·AtomicIntegerFieldUpdater：

·AtomicLongFieldUpdater：

违反了面向对象的原则，一般不使用