Java CAS多線(xiàn)程

CAS(Compare And Swap)是由硬件實(shí)現(xiàn)的。

CAS可以將read- modify - write這類(lèi)的操作轉(zhuǎn)換為原子操作。

i++自增操作包括三個(gè)子操作：

● 從主內(nèi)存讀取i變量值

● 對(duì)i的值加1

● 再把加1之后 的值保存到主內(nèi)存

CAS原理：在把數(shù)據(jù)更新到主內(nèi)存時(shí),再次讀取主內(nèi)存變量的值,如果現(xiàn)在變量的值與期望的值(操作起始時(shí)讀取的值)一樣就更新。

使用CAS實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程安全的計(jì)數(shù)器

package com.wkcto.cas;

/**
 * 使用CAS實(shí)現(xiàn)一個(gè)線(xiàn)程安全的計(jì)數(shù)器
 * Author: 老崔
 */
public class CASTest {
    public static void main(String[] args) {
        CASCounter casCounter = new CASCounter();

        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(casCounter.incrementAndGet());
                }
            }).start();
        }
    }
}

class CASCounter{
    //使用volatile修飾value值,使線(xiàn)程可見(jiàn)
    volatile private long value;

    public long getValue() {
        return value;
    }

    //定義comare and swap方法
    private boolean compareAndSwap(long expectedValue, long newValue){
        //如果當(dāng)前value的值與期望的expectedVAlue值一樣,就把當(dāng)前的Value字段替換為newValue值
        synchronized (this){
            if ( value == expectedValue){
                value = newValue;
                return true;
            }else {
                return false;
            }
        }
    }

    //定義自增的方法
    public long incrementAndGet(){
        long oldvalue ;
        long newValue;
        do {
            oldvalue = value;
            newValue = oldvalue+1;
        }while ( !compareAndSwap(oldvalue, newValue) );
        return newValue;
    }
}

CAS實(shí)現(xiàn)原子操作背后有一個(gè)假設(shè): 共享變量的當(dāng)前值與當(dāng)前線(xiàn)程提供的期望值相同, 就認(rèn)為這個(gè)變量沒(méi)有被其他線(xiàn)程修改過(guò)。

實(shí)際上這種假設(shè)不一定總是成立.如有共享變量 count = 0

A線(xiàn)程對(duì)count值修改為10

B線(xiàn)程對(duì)count值修改為20

C線(xiàn)程對(duì)count值修改為0

當(dāng)前線(xiàn)程看到count變量的值現(xiàn)在是0,現(xiàn)在是否認(rèn)為count變量的值沒(méi)有被其他線(xiàn)程更新呢? 這種結(jié)果是否能夠接受?

這就是CAS中的ABA問(wèn)題,即共享變量經(jīng)歷了A->B->A的更新。

是否能夠接收ABA問(wèn)題跟實(shí)現(xiàn)的算法有關(guān)。

如果想要規(guī)避ABA問(wèn)題,可以為共享變量引入一個(gè)修訂號(hào)(時(shí)間戳), 每次修改共享變量時(shí),相應(yīng)的修訂號(hào)就會(huì)增加1. ABA變量更新過(guò)程變量: [A,0] ->[B,1]->[A,2], 每次對(duì)共享變量的修改都會(huì)導(dǎo)致修訂號(hào)的增加,通過(guò)修訂號(hào)依然可以準(zhǔn)確判斷變量是否被其他線(xiàn)程修改過(guò). AtomicStampedReference類(lèi)就是基于這種思想產(chǎn)生的。