一、CAS (Compare And Swap):
CAS(Compare And Swap),即比较并交换 CAS(V,E,N)。是解决多线程并行情况下使用锁造成性能损耗的一种机制,CAS操作包含三个操作数——要更新的变量(V)、预期原值(E)和新值(N)。核心算法是如果V 值等于E 值,则将V 的值设为N 。若V 值和E 值不同,则说明已经有其他线程做了更新,则当前线程不做更新,直到V、E两个值相等,才更新V的值。
1、代码演示:
/*
* 原子变量类:
* AtomicBoolean
* AtomicInteger
* AtomicLong
* AtomicReference
*
* 原子数组类:
* AtomicLongArray
* AtomicReferenceArray
*
* 原子方式更新对象中的字段类:
* AtomicIntegerFieldUpdate
* AtomicReferenceFieldUpdate
*
* 高并发汇总类:
* LongAdder
* LongAccumulator
* DoubleAdder
* DoubleAccumulator
*
*/
public class CASTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
CountDownLatch c = new CountDownLatch(10000);
for(int i = 0; i < 50; i++){
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.print( counter.incrementAndGet() + " ");
c.countDown();
}
}).start();
}
c.await();
System.out.println("AtomicInteger :" + counter.get());
}
}
二、CAS 中 ABA 问题:
ABA 问题是指假设当前值为 A ,如果另一个线程先将 A 修改成 B , 再修改回成 A ,当前线程的 CAS 操作无法分辨当前值发生过变化。ABA 是不是一个问题与程序的逻辑有关,一般不是问题。而如果确实有问题,解决方法是使用 AtomicStampedReference ,在修改值的同时附加一个时间戳,只有值和时间戳都相同才进行修改。
1、代码演示:
public class ABATest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CASABATest();
atomicStampedReferenceTest();
}
public static void atomicStampedReferenceTest(){
AtomicStampedReference<Integer> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>(0, 0); // 第一个参数:引用对象的初始值,第二个参数:这个对象的初始标记
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() { // compareAndSet(eR,nR,eS,nS) eR:引用对象的期望值,nR:引用对象的新值,eS:引用对象期望标记,nS:引用对象的新标记,当 eR、eS和当前线程的值相等才会修改eR、eS的值为nR、nS
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", " + atomicStampedReference.compareAndSet(0, 1, 0, 1) + ", atomicStampedReference value:" + atomicStampedReference.getReference());
}
},"Thread A").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", " + atomicStampedReference.compareAndSet(1, 0, 1, 2) + ", atomicStampedReference value:" + atomicStampedReference.getReference());
}
},"Thread B").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", " + atomicStampedReference.compareAndSet(0, 1, 0, 1) + ", atomicStampedReference value:" + atomicStampedReference.getReference());
}
},"Thread C").start();
}
/**
* 演示CAS 更新的ABA 问题
*
*/
public static void CASABATest() throws InterruptedException {
AtomicInteger integer = new AtomicInteger(0);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() { //compareAndSet(e,u) e:期望值,u:新值,如果e的值在当前线程中和integer的值一致,就把e的值修改成u的值
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", " + integer.compareAndSet(0, 1) + ", AtomicInteger value:" + integer); //true
}
},"Thread A").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", " + integer.compareAndSet(1 , 0) + ", AtomicInteger value:" + integer); //true
}
},"Thread B").start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", " + integer.compareAndSet(0 , 1) + ", AtomicInteger value:" + integer); //true
}
},"Thread C").start();
}
}
三、CAS 与 Synchronized 的对比:
1.synchronized 是悲观的,它假设更新都是可能冲突的,所以要先获取锁,得到锁才更新,它是阻塞式算法,得不到锁就进入锁池等待。
CAS 是乐观的,它假设冲突比较少,但使用CAS 更新,进行冲突检测,如果确实冲突就继续尝试直到成功,它是非阻塞式算法,有更新冲突就重试。