Java CAS多线程

CAS(Compare And Swap)是由硬件实现的。

CAS可以将read- modify - write这类的操作转换为原子操作。

i++自增操作包括三个子操作：

● 从主内存读取i变量值

● 对i的值加1

● 再把加1之后的值保存到主内存

CAS原理：在把数据更新到主内存时,再次读取主内存变量的值,如果现在变量的值与期望的值(操作起始时读取的值)一样就更新。

使用CAS实现线程安全的计数器

package com.wkcto.cas;

/**
 * 使用CAS实现一个线程安全的计数器
 * 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修饰value值,使线程可见
    volatile private long value;

    public long getValue() {
        return value;
    }

    //定义comare and swap方法
    private boolean compareAndSwap(long expectedValue, long newValue){
        //如果当前value的值与期望的expectedVAlue值一样,就把当前的Value字段替换为newValue值
        synchronized (this){
            if ( value == expectedValue){
                value = newValue;
                return true;
            }else {
                return false;
            }
        }
    }

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

CAS实现原子操作背后有一个假设: 共享变量的当前值与当前线程提供的期望值相同, 就认为这个变量没有被其他线程修改过。

实际上这种假设不一定总是成立.如有共享变量 count = 0

A线程对count值修改为10

B线程对count值修改为20

C线程对count值修改为0

当前线程看到count变量的值现在是0,现在是否认为count变量的值没有被其他线程更新呢? 这种结果是否能够接受?

这就是CAS中的ABA问题,即共享变量经历了A->B->A的更新。

是否能够接收ABA问题跟实现的算法有关。

如果想要规避ABA问题,可以为共享变量引入一个修订号(时间戳), 每次修改共享变量时,相应的修订号就会增加1. ABA变量更新过程变量: [A,0] ->[B,1]->[A,2], 每次对共享变量的修改都会导致修订号的增加,通过修订号依然可以准确判断变量是否被其他线程修改过. AtomicStampedReference类就是基于这种思想产生的。

Java原子类自增自减操作 Java生产者消费者模式