CAS 你知道吗？
public class CASDemo {
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(666);
// 获取真实值，并替换为相应的值
boolean b = atomicInteger.compareAndSet(666, 2019);
System.out.println(b); // true
boolean b1 = atomicInteger.compareAndSet(666, 2020);
System.out.println(b1); // false
atomicInteger.getAndIncrement();
}
}
CAS 底层原理？谈谈对 UnSafe 的理解？
getAndIncrement();
/**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}
引出一个问题：UnSafe 类是什么？
UnSafe 类
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;
// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
private static final long valueOffset;
static {
try {
// 获取下面 value 的地址偏移量
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
private volatile int value;
// ...
}
Unsafe 是 CAS 的核心类，由于 Java 方法无法直接访问底层系统，而需要通过本地（native）方法来访问， Unsafe 类相当一个后门，基于该类可以直接操作特定内存的数据。Unsafe 类存在于 sun.misc 包中，其内部方法操作可以像 C 指针一样直接操作内存，因为 Java 中 CAS 操作执行依赖于 Unsafe 类。
变量 vauleOffset，表示该变量值在内存中的偏移量，因为 Unsafe 就是根据内存偏移量来获取数据的。
变量 value 用 volatile 修饰，保证了多线程之间的内存可见性。
CAS 是什么
CAS 的全称 Compare-And-Swap，它是一条 CPU 并发。
它的功能是判断内存某一个位置的值是否为预期，如果是则更改这个值，这个过程就是原子的。
CAS 并发原体现在 JAVA 语言中就是 sun.misc.Unsafe 类中的各个方法。调用 UnSafe 类中的 CAS 方法，JVM 会帮我们实现出 CAS 汇编指令。这是一种完全依赖硬件的功能，通过它实现了原子操作。由于 CAS 是一种系统源语，源语属于操作系统用语范畴，是由若干条指令组成，用于完成某一个功能的过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行的过程中不允许被中断，也就是说 CAS 是一条原子指令，不会造成所谓的数据不一致的问题。
分析一下 getAndAddInt 这个方法
// unsafe.getAndAddInt
public final int getAndAddInt(Object obj, long valueOffset, long expected, int val) {
int temp;
do {
temp = this.getIntVolatile(obj, valueOffset); // 获取快照值
} while (!this.compareAndSwap(obj, valueOffset, temp, temp + val)); // 如果此时 temp 没有被修改，就能退出循环，否则重新获取
return temp;
}
CAS 的缺点？
循环时间长开销很大
如果 CAS 失败，会一直尝试，如果 CAS 长时间一直不成功，可能会给 CPU 带来很大的开销（比如线程数很多，每次比较都是失败，就会一直循环），所以希望是线程数比较小的场景。
只能保证一个共享变量的原子操作
对于多个共享变量操作时，循环 CAS 就无法保证操作的原子性。
引出 ABA 问题
原子类 AtomicInteger 的 ABA 问题谈一谈？原子更新引用知道吗？
原子引用
public class AtomicReferenceDemo {
public static void main(String[] args) {
User cuzz = new User("cuzz", 18);
User faker = new User("faker", 20);
AtomicReference<User> atomicReference = new AtomicReference<>();
atomicReference.set(cuzz);
System.out.println(atomicReference.compareAndSet(cuzz, faker)); // true
System.out.println(atomicReference.get()); // User(userName=faker, age=20)
}
}
ABA 问题是怎么产生的
/**
* @program: learn-demo
* @description: ABA
* @author: cuzz
* @create: 2019-04-21 23:31
**/
public class ABADemo {
private static AtomicReference<Integer> atomicReference = new AtomicReference<>(100);
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
atomicReference.compareAndSet(100, 101);
atomicReference.compareAndSet(101, 100);
}).start();
new Thread(() -> {
// 保证上面线程先执行
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
atomicReference.compareAndSet(100, 2019);
System.out.println(atomicReference.get()); // 2019
}).start();
}
}
当有一个值从 A 改为 B 又改为 A，这就是 ABA 问题。
时间戳原子引用
package com.cuzz.thread;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
/**
* @program: learn-demo
* @description: ABA
* @author: cuzz
* @create: 2019-04-21 23:31
**/
public class ABADemo2 {
private static AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(100, 1);
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的版本号为：" + stamp);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
atomicStampedReference.compareAndSet(100, 101, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1 );
atomicStampedReference.compareAndSet(101, 100, atomicStampedReference.getStamp(), atomicStampedReference.getStamp() + 1 );
}).start();
new Thread(() -> {
int stamp = atomicStampedReference.getStamp();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的版本号为：" + stamp);
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
boolean b = atomicStampedReference.compareAndSet(100, 2019, stamp, stamp + 1);
System.out.println(b); // false
System.out.println(atomicStampedReference.getReference()); // 100
}).start();
}
}
我们先保证两个线程的初始版本为一致，后面修改是由于版本不一样就会修改失败
网友评论