Java CAS多線程

CAS(Compare And Swap)是由硬件實現的。

CAS可以將read- modify - write這類的操作轉換為原子操作。

i++自增操作包括三個子操作：

● 從主內存讀取i變量值

● 對i的值加1

● 再把加1之后 的值保存到主內存

CAS原理：在把數據更新到主內存時,再次讀取主內存變量的值,如果現在變量的值與期望的值(操作起始時讀取的值)一樣就更新。

使用CAS實現線程安全的計數器

package com.wkcto.cas;

/**
 * 使用CAS實現一個線程安全的計數器
 * Author: 老崔
 */
public class CASTest {
    public static void main(String[] args) {
        CASCounter casCounter = new CASCounter();

        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(casCounter.incrementAndGet());
                }
            }).start();
        }
    }
}

class CASCounter{
    //使用volatile修飾value值,使線程可見
    volatile private long value;

    public long getValue() {
        return value;
    }

    //定義comare and swap方法
    private boolean compareAndSwap(long expectedValue, long newValue){
        //如果當前value的值與期望的expectedVAlue值一樣,就把當前的Value字段替換為newValue值
        synchronized (this){
            if ( value == expectedValue){
                value = newValue;
                return true;
            }else {
                return false;
            }
        }
    }

    //定義自增的方法
    public long incrementAndGet(){
        long oldvalue ;
        long newValue;
        do {
            oldvalue = value;
            newValue = oldvalue+1;
        }while ( !compareAndSwap(oldvalue, newValue) );
        return newValue;
    }
}

CAS實現原子操作背后有一個假設: 共享變量的當前值與當前線程提供的期望值相同, 就認為這個變量沒有被其他線程修改過。

實際上這種假設不一定總是成立.如有共享變量 count = 0

A線程對count值修改為10

B線程對count值修改為20

C線程對count值修改為0

當前線程看到count變量的值現在是0,現在是否認為count變量的值沒有被其他線程更新呢? 這種結果是否能夠接受?

這就是CAS中的ABA問題,即共享變量經歷了A->B->A的更新。

是否能夠接收ABA問題跟實現的算法有關。

如果想要規避ABA問題,可以為共享變量引入一個修訂號(時間戳), 每次修改共享變量時,相應的修訂號就會增加1. ABA變量更新過程變量: [A,0] ->[B,1]->[A,2], 每次對共享變量的修改都會導致修訂號的增加,通過修訂號依然可以準確判斷變量是否被其他線程修改過. AtomicStampedReference類就是基于這種思想產生的。