并发之无锁技术归纳

并发之AtomicBoolean/AtomicBooleanArray/AtomicBooleanUpdateFeild

1 和前面的AtomicInteger很相似或者原理基本一致的；原理就是使用了CAS算法实行循环重试的方式来保证一组操作是原子性的操作；

2 同样的也是一个无锁技术的应用；

3 在源码内部，使用1表示true,使用0表示false;

同样的boolean类型的变量在并发情况下也是不安全的，因此使用了AtomicBoolean来保障原子性的操作；

AtomicReference案例：

和AtomicInteger、AtomicLong原大同小异；只是AtomicLong而言，32位的数分为高16位和低16位分别并行计算；

AtomicReference是一种模板类，可以用来封装任何类型的数据；

public class AtomicReference<V> implements java.io.Serializable

 

 

package automic;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class AtomicRefrenceTest {
     public final static AtomicReference<String> atomicString = new AtomicReference<String>("gosaint");
     /**
      * 创建了10个线程，同时去修改atomicString的值，但是在并发状态下只有一个可以修改成功！
      * @param args
      */
     public static void main(String[] args) {
         // 开启10个线程
         for (int i = 0; i < 10; i++) {
              new Thread(new Runnable() {
                  @Override
                  public void run() {
                       try {
                            Thread.sleep(Math.abs((int) Math.random() * 100));
                       } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                       }
                       if (atomicString.compareAndSet("gosaint", "mrc")) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "Change value");
                       } else {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "Failed");
                       }
                  }
              }).start();
         }
     }
}
 

 

看运行结果：只有一个线程对值进行了修改；

10Change value
9Failed
11Failed
13Failed
14Failed
15Failed
12Failed
16Failed
18Failed
17Failed

 

CAS的缺点：

    其实这个之前说过，为了深刻理解，这里再说明一下；比如在内存的初始值是3；现在存在两个线程去修改这个值；根据JVM内存模型；每一个线程都存在这个变量的副本；假设线程1去修改这个值；发现内存中的这个值是3；想要修改为4；但是此时线程2也去修改了内存的值；并且鲜牛该为2，再修改为3，此时线程1发现还是内存还是3，进行了修改；我们看到，虽然对于线程1来说，修改完成了，但是内存中的3确是经过修改2修改过的，这个值得状态已经发生了变化；如果我们对于某个值的状态很关注并且这个状态很重要；那么这个漏洞必须要避免；这也就是传说中的“ABA”问题；在JAVA中，通常是对内存中值得每一次修改添加一个时间戳作为版本号，再比较值的时候同样的时间戳的版本号也要比较；

在AtomicStampedReference类中，存在一个内部类Pair来封装值和时间戳；

private static class Pair<T> {
        final T reference;
        final int stamp;
        private Pair(T reference, int stamp) {
            this.reference = reference;
            this.stamp = stamp;
        }
        static <T> Pair<T> of(T reference, int stamp) {
            return new Pair<T>(reference, stamp);
        }
    }
 
public boolean compareAndSet(V   expectedReference,
                                 V   newReference,
                                 int expectedStamp,
                                 int newStamp) {
        Pair<V> current = pair;
        return
            expectedReference == current.reference &&
            expectedStamp == current.stamp &&
            ((newReference == current.reference &&
              newStamp == current.stamp) ||
             casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp)));
    }

 

 

上面的源码在比较值得时候时间戳的信息同样的也进行比较；

package automic;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
public class AtomicTest {
     /**
      * AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp)
      *   创建具有给定初始值的新 AtomicStampedReference。
      * @param args
      */
     //创建AtomicStampedReference,用户的账户是19，版本号是0
     static AtomicStampedReference<Integer> asr=new AtomicStampedReference<Integer>(19,0);
     public static void main(String[] args) {
         //创建3个线程给用户充话费
         for(int i=0;i<3;i++){
              final int expectedStamp = asr.getStamp();//获取时间戳
              new Thread(new Runnable() {
                  
                  @Override
                  public void run() {
                       while(true){
                            while(true){
                                //获取值
                                Integer expectedReference = asr.getReference();
                                /**
                                 * 小于20元话费，那么充值20
                                 */
                                 if(expectedReference<20){
                                     if(asr.compareAndSet(expectedReference, expectedReference+20, expectedStamp, expectedStamp+1)){
                                          System.out.println("充值成功,余额为:"+asr.getReference());
                                          break;
                                     }
                                }else{
                                     break;
                                }
                            }
                       }
                  }
              }).start();
         }
         //启动100个线程消费
         new Thread(new Runnable() {
              
              @Override
              public void run() {
                  for(int i=0;i<100;i++){
                       while(true){
                            int stamp = asr.getStamp();
                            Integer reference = asr.getReference();
                            if(reference>10){
                                 if(asr.compareAndSet(reference, reference-10, stamp, stamp+1)){
                                      System.out.println("消费10元，余额:"+ asr.getReference());
                             break;
                                }
                            }else{
                                break;
                            }
                       }
                       try{
                             Thread.sleep(100);
                       }catch(Exception e){
                            
                       }
                  }
                  
              }
         }).start();
     }
}

 

解释下代码，有3个线程在给用户充值，当用户余额少于20时，就给用户充值20元。有100个线程在消费，每次消费10元。用户初始有9元，当使用AtomicStampedReference来实现时，只会给用户充值一次，因为每次操作使得时间戳+1。运行结果：

充值成功,余额为:39
消费10元，余额:29
消费10元，余额:19
消费10元，余额:9

　　

代码修改：修改为AtomicReference类

package automic;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
public class AtomicTest2 {
     /**
      * AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp)
      *   创建具有给定初始值的新 AtomicStampedReference。
      * @param args
      */
     //创建AtomicStampedReference,用户的账户是19，版本号是0
     static AtomicReference<Integer> asr=new AtomicReference<Integer>(19);
     public static void main(String[] args) {
         //创建3个线程给用户充话费
         for(int i=0;i<3;i++){
              new Thread(new Runnable() {
                  
                  @Override
                  public void run() {
                       while(true){
                            while(true){
                                //获取值
                                Integer expectedReference = asr.get();
                                /**
                                 * 小于20元话费，那么充值20
                                 */
                                 if(expectedReference<20){
                                     if(asr.compareAndSet(expectedReference, expectedReference+20)){
                                          System.out.println("充值成功,余额为:"+asr.get());
                                          break;
                                     }
                                }else{
                                     break;
                                }
                            }
                       }
                  }
              }).start();
         }
         //启动100个线程消费
         new Thread(new Runnable() {
              
              @Override
              public void run() {
                  for(int i=0;i<100;i++){
                       while(true){
                            Integer reference = asr.get();
                            if(reference>10){
                                 if(asr.compareAndSet(reference, reference-10)){
                                      System.out.println("消费10元，余额:"+ asr.get());
                             break;
                                }
                            }else{
                                break;
                            }
                       }
                       try{
                             Thread.sleep(100);
                       }catch(Exception e){
                            
                       }
                  }
                  
              }
         }).start();
     }
}

 

 

运行结果：出现了多次充值的现象：

充值成功,余额为:39
消费10元，余额:29
消费10元，余额:19
充值成功,余额为:39
消费10元，余额:29
消费10元，余额:19
充值成功,余额为:39
消费10元，余额:29
充值成功,余额为:39
消费10元，余额:39
消费10元，余额:29
充值成功,余额为:39
消费10元，余额:39