多线程04--线程的原子性、CAS

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        程序的原子性指整个程序中的所有 *** 作，要么全部完成，要么全部不完成，不可能停滞在中间某个环节，有着“同生共死”的感觉。对线程而言，一个 *** 作一旦开始，就不会被其他线程所干扰。

java中必须借助于synchronized、Lock、锁等，来保证整块代码的原子性

/**
 * volatile不能保证原子性
 */
class Demo2 implements Runnable {
    volatile int a = 0;

    @Override
    public void run() {
        for(int i =0;i<10000;i++){
            a++;
        }
    }
}
public class T04_Volatile {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Demo2 d = new Demo2();
        Thread t1 = new Thread(d);
        Thread t2 = new Thread(d);
        t1.start();t2.start();
        t1.join();t2.join();
        System.out.println(d.a);
    }
}

3. CAS

/**
 * CAS: 全称 Compare And Set
 * 过程：1. 先获取最新值a，
 *      2. 进行CAS *** 作， *** 作时先判断值是否还是a，如果是就设置新值，如果不是，一直重复整个过程，称之为：自旋，
 *         整个cas *** 作是CPU原语级，不可被打断，所以是原子性的
 *
 *
 * 缺点：如果有大量的线程同时并发修改一个变量，那么可能会有很多线程会不停的自旋，这样性能就不好
 */
class Demo implements Runnable {
    AtomicInteger a = new AtomicInteger(0);

    @Override
    public void run() {
        for(int i =0;i<10000;i++){
            a.incrementAndGet();
        }
    }
}
public class T01_Cas {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Demo d = new Demo();
        Thread t1 = new Thread(d);
        Thread t2 = new Thread(d);
        t1.start();t2.start();
        t1.join();t2.join();
        System.out.println(d.a);
    }
}

流程图

 

LongAdder

/**
 * LongAdder，使用分段CAS以及自动分段迁移，提高并发性，最后计算出各个段的和值
 * 底层原理：
 *      1. 首先有一个base值，刚开始多线程来不停的累加数值，都是对base进行累加的，这时候跟AtomicInteger没有区别
 *      2. 如果线程数量过多，就会开始施行分段机制，内部会搞一个Cell数组，每个元素是一个数值分段。
 *         这时，让大量的线程分别去对不同Cell内部的value值进行CAS累加 *** 作，这样就把CAS计算压力分散到了Cell数组的各个元素，提高效率
 *
 *      3. 内部实现了自动分段迁移的机制，也就是如果某个Cell的value执行CAS失败了，那么就会自动去找另外一个Cell分段内的value值进行CAS *** 作，
 *         这样也解决了线程空旋转、自旋不停等待执行CAS *** 作的问题
 *
 *      4. 最后，如果你要从LongAdder中获取当前累加的总值，就会把base值和所有Cell分段数值加起来返回给你
 */
class Demo2 implements Runnable {
    LongAdder a = new LongAdder();

    @Override
    public void run() {
        for(int i =0;i<10000;i++){
            a.increment();
        }
    }
}

public class T02_LongAdder{

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Demo2 d = new Demo2();
        Thread t1 = new Thread(d);
        Thread t2 = new Thread(d);
        t1.start();t2.start();
        t1.join();t2.join();
        System.out.println(d.a);
    }
}

流程图

ABA问题：

int a =1;

1. 线程1 获取a的最新值后，准备CAS *** 作，但这时线程暂停

2. 线程2 修改a的值为2

3. 线程3 又修改a的值为1

4. 线程1 继续运行，修改a的值。

这种情况下，线程1 虽然可以修改成功，但是这个a已经不是最初的a了，中间经历了一些变化，可能含义不同了，如果修改成功，可能导致一些问题，这就是ABA问题。

解决：加时间戳或版本号