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原子操作
不会被线程调度机制打乱的操作,一旦开始,就一直运行到结束。
注意,i++, ++i, i--, --i
不是原子操作,以 i++
为例,实际上它包括了以下三个步骤,在多线程情况下每一步都可能会被打乱:
- 1,读取
i
- 2,操作
i + 1
- 3,写回内存
例如如下代码:
开启 100 个线程,同时执行 i++
,最后结果并不能保证是 100。
public class Atom_Test {
private static int i = 0;
public static void main(String[] args) {
for (int j = 0; j < 100; j++) {
new Thread() {
public void run() {
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
i++;
}
}.start();
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(i);
}
}
CAS操作
CAS操作是一种 CPU 原语,性能较好。
CAS操作基于乐观锁,基本流程如下:
- 1,在操作之前读取内存值,设为 期望数据
- 2,在 期望数据 上操作(如
+1
)得到 新数据 - 3,compareAndSet( 期望数据, 新数据) 方法先比较当前内存值是否与 期望数据 相等:
- 如果相等,写入 新数据
- 如果不等,说明该数据在此期间已经被其他线程修改,因此不写入 新数据,而是重新执行步骤 1
CAS操作可能存在的问题:
ABA 问题,即内存值实际上被其他线程修改过,例如从 A 修改为 B,随后又修改为 A,这样当前线程会误认为该数据在此期间没有被其他线程修改。
atomic 包
java.util.concurrent.atomic
包提供了原子操作的类,例如
AtomicInteger
AtomicLong
AtomicBoolean
AtomicReference
以 AtomicInteger
,它提供了支持原子操作的方法,包括:
int get()
int getAndSet(int newValue)
int getAndIncrement()
int incrementAndGet()
int getAndDecrement()
int decrementAndGet()
例如如下代码:
我们使用 AtomicInteger
替代了 int
,这样可以确保最后的结果是 100。
public class Atom_Test {
private static AtomicInteger i = new AtomicInteger(0);
public static void main(String[] args) {
for (int j = 0; j < 100; j++) {
new Thread() {
public void run() {
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
i.getAndIncrement();
}
}.start();
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(i);
}
}