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Java 原子变量原理及使用场景

程序员文章站 2022-05-04 08:41:34
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原子变量不使用锁或其他同步机制来保护对其值的并发访问。所有操作都是基于CAS原子操作的。他保证了多线程在同一时间操作一个原子变量而不会产生数据不一致的错误,并且他的性能优于使用同步机制保护的普通变量,譬如说在多线程环境 中统计次数就可以使用原子变量。

话不多说看源码:

Java 原子变量原理及使用场景

通过比较valueOffset处的内存的值是否为expect,是的话就更新替换成新值update,这个操作是原子性的。volatile保证了可见性,而unsafe保证了原子性

public final int get() //获取当前的值
public final int getAndSet(int newValue)//获取当前的值,并设置新的值
public final int getAndIncrement()//获取当前的值,并自增
public final int getAndDecrement() //获取当前的值,并自减
public final int getAndAdd(int delta) //获取当前的值,并加上预期的值

在多线程环境中,可以很多情况可使用该关键字替换synchronized

举个列子:

Java 原子变量原理及使用场景

总结:
 

1、借助volatile原语,保证线程间的数据是可见的(共享的)

2、采用了CAS操作,每次从内存中读取数据然后将此数据和+1后的结果进行CAS操作,如果成功就返回结果,否则重试直到成 功为止 compareAndSet利用JNI来完成CPU指令的操作

3、ABA问题

 比如说线程one从内存位置V中取出A,这时候另一个线程two也从内存中取出A,并且two进行了一些操作变成了B,然后two又将V位置的数据变成A,这时候线程one进行CAS操作发现内存中仍然是A,然后one操作成功。尽管线程one的CAS操作成功,但是不代表这个过程就是没有问题的。如果链表的头在变化了两次后恢复了原值,但是不代表链表就没有变化

要解决"ABA问题",我们需要增加一个版本号,在更新变量值的时候不应该只更新一个变量值,而应该更新两个值,分别是变量值和版本号

4、synchronized的成本相对较高,需要获取锁对象,释放锁对象  使用原子变量可以避免多线程的优先级倒置和死锁情况的发生,提升在高并发处理下的性能

源码(jdk7):

private volatile int value;
public final int incrementAndGet() {
    for (; ; ) {
        int current = get();
        int next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next)) return next;
    }
}
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}
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