併發編程—3Cas原子操做

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3.CAS原子操做

什麼是原子性操做，按照官方的解析：原子操做不能在一箇中間操做中中止，要麼所有成功要麼所有失敗。(An atomic action cannot stop in the middle: it either happens completely, or it doesn't happen at all. No side effects of an atomic action are visible until the action is complete.)，

-- 除了long和double的讀寫，其餘的引用變量的讀寫操做都是原子性的 -- 若是加了volatile關鍵字，全部的引用變量的讀寫操做都是原子性的。 -- 原子操做不會被其餘的線程干擾。可是會存在內存不一致(consistency memory)的問題。可是使用關鍵字volatile能夠大大減小這個風險。 -- 線程修改volatile變量的時候，會在這個變量上面和其餘的讀取該變量的讀線程上面創建一個happens-before的關係。保證寫線程對該變量的修改對其餘的讀線程是可見的。

compare and swap.在一個內存地址V，一個指望值A，一個新值B。若是在V上面是指望的A值，那麼用B值去替換。不然經過自旋方式(死循環)一直到找到指望值位置。

3.1 爲何要有CAS，傳統的鎖有什麼弊端

傳統的鎖實現比較笨重，若是程序中須要對某些計算變量實現原子性，是用java的鎖會很笨重。並且給資源加鎖若是控制不得當的話，容易出現死鎖的現象。而CAS的出現就是爲了解決在無鎖的狀況下也能夠實現對於
資源的原子操做。

3.2 CAS的問題

+ CAS容易產生ABA問題，就是一個內存地址V，值是A。有一個a線程要去修改它的值，此時有一個b線程把A的值改成了B，而後再改回A，此時對於a線程來講，它對於b線程的修改操做時無感知的。爲了解決ABA問題，引入了版本號。全部
線程修改一個內存的值前要先獲取值的版本號，修改完後須要更新版本號。這彷佛就須要使用AtomicStampedReference來操做了。若是是不關心值是否被修改過的狀況，不須要考慮ABA問題。
+ 由於CAS會以自旋的方式索引指望值,若是一直沒有索引到指望值。爲了防止一直自旋下去，cpu會設置必定的閾值，超過閾值後就會掛起這個線程，讓出cpu。

3.3 舉例

/**
 * 演示帶版本Stamp的AtomicStampedReference使用
 * compareAndSet方法，須要指定老的版本號，若是設置成功返回true，不然返回false
 * @author 45027056
 *
 */
public class UseAtomicReferenceWithStamp {
	static String name = "luke";
	AtomicStampedReference atomicStampedReference = new AtomicStampedReference(name,0);
	public static void main(String[] args) {
		UseAtomicReferenceWithStamp demo = new UseAtomicReferenceWithStamp();
		demo.new SuccessThread().start();
		de mo.new FailThread().start();
		System.out.println("local name is...:"+ name);
	}
	
	class SuccessThread extends Thread{
		int oldStamp = atomicStampedReference.getStamp();
		String oldReferenct = (String) atomicStampedReference.getReference();
		@Override
		public void run() {
			boolean result = atomicStampedReference.compareAndSet(oldReferenct, "joe1", 0, 1);
			System.out.println("refernce is :" + atomicStampedReference.getReference());
			System.out.println("stamp is :" + atomicStampedReference.getStamp());
			System.out.println("result is :" + result);
		}
	}
	
	class FailThread extends Thread{
		int oldStamp = atomicStampedReference.getStamp();
		String oldReferenct = (String) atomicStampedReference.getReference();
		@Override
		public void run() {	
			boolean result = atomicStampedReference.compareAndSet(oldReferenct, "joe2", 0, 1);
			System.out.println("refernce is" + atomicStampedReference.getReference());
			System.out.println("stamp is" + atomicStampedReference.getStamp());
			System.out.println("result is :" + result);
		}
	}
}