java基础| 多线程基础三：CAS原理和原子操作

• CAS机制

        CAS是英文单词Compare And Swap的缩写，翻译过来就是比较并替换。 CAS机制当中使用了3个基本操作数：内存地址V，旧的预期值A，要修改的新值B。 更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B。

        synchornized(内置锁)从思想上来说是属于悲观锁，悲观地认为程序中的并发情况严重，所以使用数据之前先加锁即严防死守。而CAS机制属于乐观锁，乐观地认为程序中地并发情况不那么严重，所以让线程不断地去尝试更新。

 

CAS中地比较和交换过程(自旋地过程)

• CAS机制地优缺点

优点：在并发量不高地情况下可以避免线程地阻塞，从而可以提高效率。

缺点：

1. 自旋(循环)过程开销大。
2. 只能保证单独共享变量地原子操作。
3. ABA问题

• java中的原子操作类

原子操作类在实际开发应用中用的并不是太多，故引用<java并发编程的艺术>中的部分内容

atomic包提供原子更新基本类型的工具类：

1.         AtomicBoolean: 以原子更新的方式更新boolean。
2.         AtomicInteger: 以原子更新的方式更新Integer。
3.         AtomicLong: 以原子更新的方式更新Long。

    以AtomicInteger为例总结常用的方法：

• addAndGet(int delta) ：以原子方式将输入的数值与实例中原本的值相加，并返回最后的结果；
• incrementAndGet() ：以原子的方式将实例中的原值进行加1操作，并返回最终相加后的结果；
• getAndSet(int newValue)：将实例中的值更新为新值，并返回旧值；
• getAndIncrement()：以原子的方式将实例中的原值加1，返回的是自增前的旧值；

atomic包下提供能原子更新数组中元素的类有：

1. AtomicIntegerArray：原子更新整型数组中的元素；
2. AtomicLongArray：原子更新长整型数组中的元素；
3. AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组中的元素

    以AtomicIntegerArray来总结下常用的方法：

1. addAndGet(int i, int delta)：以原子更新的方式将数组中索引为i的元素与输入值相加；
2. getAndIncrement(int i)：以原子更新的方式将数组中索引为i的元素自增加1；
3. compareAndSet(int i, int expect, int update)：将数组中索引为i的位置的元素进行更新

如果需要原子更新引用类型变量的话，为了保证线程安全，atomic也提供了相关的类：

1. AtomicReference：原子更新引用类型；
2. AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段；
3. AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型；

如果需要更新对象的某个字段，并在多线程的情况下，能够保证线程安全，atomic同样也提供了相应的原子操作类：

1. AtomicIntegeFieldUpdater：原子更新整型字段类；
2. AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段类；
3. AtomicStampedReference：原子更新引用类型，这种更新方式会带有版本号。而为什么在更新的时候会带有版本号，是为了解决CAS的ABA问题；

     要想使用原子更新字段需要两步操作：

1. 原子更新字段类都是抽象类，只能通过静态方法newUpdater来创建一个更新器，并且需要设置想要更新的类和属性；
2. 更新类的属性必须使用public volatile进行修饰；