并发编程（3）--原子操作CAS

3、原子操作CAS

Atom（不可分割）

什么是原子操作？如何实现原子操作？

syn基于阻塞的锁的机制，1、被阻塞的线程优先级很高，2、拿到锁的线程一直不释放锁怎么办？3、大量的竞争，消耗cpu，同时带来死锁或者其他安全。

CAS的原理

CAS(Compare And Swap)，指令级别保证这是一个原子操作。利用现代处理器都支持的CAS指令，循环这个指令直到成功为止。

三个运算符：  一个内存地址V，一个期望的值A，一个新值B

基本思路：如果地址V上的值和期望的值A相等，就给地址V赋给新值B，如果不是，不做任何操作。

循环（死循环，自旋）里不断的进行CAS操作

CAS的问题

1.ABA问题，可以用版本号来解决

A---》B----》A，版本号:      A1àB2-àA3

2.开销问题

CAS操作长期不成功，cpu不断的循环，

3.只能保证一个共享变量的原子操作

因为一个内存地址只会指向一个变量，可以使用下面的AtomicReference

Jdk中相关原子操作类的使用

对于不太适合使用synchronize关键字的时候 ，比如简单的数字相加操作，用锁不方便，笨重的时候

Jdk中相关原子操作类的使用
更新基本类型类：AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong
更新数组类：AtomicIntegerArray，AtomicLongArray，AtomicReferenceArray
更新引用类型：AtomicReference，AtomicMarkableReference，AtomicStampedReference
原子更新字段类： AtomicReferenceFieldUpdater，AtomicIntegerFieldUpdater，AtomicLongFieldUpdater

AtomicMarkableReference，boolean 有没有动过

AtomicStampedReference  动过几次

package com.xiangxue.ch3;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;

/**
 *@author Mark老师   
 *
 *类说明：演示带版本戳的原子操作类
 */
public class UseAtomicStampedReference {
    
    static AtomicStampedReference<String> asr = 
            new AtomicStampedReference<>("Mark",0);
    

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int oldStamp = asr.getStamp();//拿初始的版本号
        final String oldReferenc = asr.getReference();
        
        System.out.println(oldReferenc+"==========="+oldStamp);
        Thread rightStampThread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        +"当前变量值："+oldReferenc+"当前版本戳："+oldStamp+"-"
                        +asr.compareAndSet(oldReferenc, oldReferenc+"Java",
                                oldStamp, oldStamp+1));
                
            }
        });
        
        Thread errorStampThread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                String reference = asr.getReference();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        +"当前变量值："+reference+"当前版本戳："+asr.getStamp()+"-"
                        +asr.compareAndSet(reference, reference+"C",
                                oldStamp, oldStamp+1));
                
            }
            
        });       
        
        rightStampThread.start();
        rightStampThread.join();
        errorStampThread.start();
        errorStampThread.join();
        System.out.println(asr.getReference()+"==========="+asr.getStamp());
        
    }
}


Mark===========0
Thread-0当前变量值：Mark当前版本戳：0-true
Thread-1当前变量值：MarkJava当前版本戳：1-false
MarkJava===========1

a.更新基本类型举例：

package com.xiangxue.ch3;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 *@author Mark老师 
 *
 *类说明：
 */
public class UseAtomicInt {
    
    static AtomicInteger ai = new AtomicInteger(10);
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ai.getAndIncrement());//10--->11
        System.out.println(ai.incrementAndGet());//11--->12--->out
        System.out.println(ai.get());
    }
}

b.更新引用类型举例：

package com.xiangxue.ch3;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

/**
 *@author Mark老师   
 *
 *类说明：演示引用类型的原子操作类
 */
public class UseAtomicReference {
    
    static AtomicReference<UserInfo> userRef = new AtomicReference<UserInfo>();
    
    public static void main(String[] args) {
        UserInfo user = new UserInfo("Mark", 15);//要修改的实体的实例
        userRef.set(user);
        
        UserInfo updateUser = new UserInfo("Bill", 17);//要变化的新实例
        userRef.compareAndSet(user, updateUser);
        System.out.println(userRef.get().getName());
        System.out.println(userRef.get().getAge());
        System.out.println(user.getName());
        System.out.println(user.getAge());        
    }
    
    //定义一个实体类
    static class UserInfo {
        private String name;
        private int age;
        public UserInfo(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public int getAge() {
            return age;
        }
    }

}

c.数组

package com.xiangxue.ch3;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicIntegerArray;


/**
 *@author Mark老师  
 *
 *类说明：
 */
public class AtomicArray {
    static int[] value = new int[] { 1, 2 };
    
    static AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(value);
    
    public static void main(String[] args) {
        ai.getAndSet(0, 3);
        System.out.println(ai.get(0));//3
        System.out.println(value[0]);//1

    }
}