2、JUC--CAS算法

 CAS (Compare-And-Swap) 是一种硬件对并发的支持，针对多处理器
操作而设计的处理器中的一种特殊指令，用于管理对共享数据的并
发访问。
 CAS 是一种无锁的非阻塞算法的实现。
 CAS 包含了 3 个操作数：
 需要读写的内存值 V
 进行比较的值 A
 拟写入的新值 B
 当且仅当 V 的值等于 A 时，CAS 通过原子方式用新值 B 来更新 V 的值，否则不会执行任何操作。

 

 

原子变量：

 类的小工具包，支持在单个变量上解除锁的线程安全编程。事实上，此包中的类可
　　将 volatile 值、字段和数组元素的概念扩展到那些也提供原子条件更新操作的类。
 类 AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong 和 AtomicReference 的实例各自提供对
　　相应类型单个变量的访问和更新。每个类也为该类型提供适当的实用工具方法。
 AtomicIntegerArray、AtomicLongArray 和 AtomicReferenceArray 类进一步扩展了原子操
　　作，对这些类型的数组提供了支持。这些类在为其数组元素提供 volatile 访问语义方
　　面也引人注目，这对于普通数组来说是不受支持的。
 核心方法：boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue)
 java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子操作的常用类:

　　 AtomicBoolean 、AtomicInteger 、AtomicLong 、 AtomicReference
　　 AtomicIntegerArray 、AtomicLongArray
　　 AtomicMarkableReference
　　 AtomicReferenceArray
　　 AtomicStampedReference

 

i++ 的原子性问题：

　　int i =10;

　　i=i++;

　　最后i=10；

在计算机底层的执行：

int temp = i;//临时变量

i = i +1;

i=temp;

结论：i++的操作实际上分为三个步骤“读-改-写”

public class TestAtomicDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AtomicDemo ad = new AtomicDemo();
        
        //创建10个线程进行操作
        for(int i = 0;i < 10;i++){
            new Thread(ad).start();
        }
    }
}

class AtomicDemo implements Runnable{
    private int serialNumber = 0;
    
    public int getSerialNumber() {
        return serialNumber++;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(400);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread()+":"+getSerialNumber());
    }
}

此时的数据会有重复值的问题

画图实例：

此时线程1在临时变量中进行操作数据

如果正在写的过程中线程2进行读取数据（在线程1写之前）

然后线程2也在进行写1

使用volition可以保持数据可见性，但是不可以保证数据的原子性

此时使用volition数据重复依然存在

 

原子变量

java.util.concurrent.atomic包下提供了常用的原子变量

1、volatile保证了内存可见性

2、CAS算法保证数据的原子性

具体CAS见上文！

 

图示：

此时的线程1已经进行读取而且在整写数据，线程2开始读取数据

线程1中v=A是可以进行操作的回将B的值写进主存：

线程2中V和A值不同，将不会进行操作！

当多个线程进行操作时，当且只有一个线程会对数据进行行更新

线程2失败之后，还会立即进行对其进行操作

 

对上述的代码进行修改：

public class TestAtomicDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AtomicDemo ad = new AtomicDemo();
        //创建10个线程进行操作
        for(int i = 0;i < 10;i++){
            new Thread(ad).start();
        }
    }
}
class AtomicDemo implements Runnable{
    private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger();
    public int getSerialNumber() {
        //获取并且递增
        return serialNumber.getAndIncrement();
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(400);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread()+":"+getSerialNumber());
    }
}

 

 

 

 模拟CAS算法

public class TestCompareAndSwap {
    public static void main(String[] args) {
        
        final CompareAndSwap cas = new CompareAndSwap();
        
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(new Runnable() {
                
                @Override
                public void run() {
                    int expectiveValue =   cas.get();
                    boolean bool = cas.compareAndSet(expectiveValue, (int)(Math.random()*101));
                    System.out.println(bool);
                }
            }).start();
        }
        
        
    }

}

class CompareAndSwap{
    
    private int value;
    
    //获取当前的内存知
    public synchronized int get(){
        return value;
    }
    
    //比较
    //expectiveValue预估值
    public synchronized int compareAndSwap(int expectiveValue,int newValue){
        int oldValue = value;
        
        if(oldValue == expectiveValue){
            this.value = newValue;
        }
        return oldValue;
    }
    
    //设置
    public synchronized boolean compareAndSet(int expectiveValue,int newValue){
        return expectiveValue == compareAndSwap(expectiveValue, newValue);        
    }
    
}