CAS-原子操作 | 易学教程

一概念

在计算机中比较和交换（Conmpare And Swap 即 CAS）是用于实现多线程同步的原子指令，当多个线程对某个资源进行CAS操作,只能有1个线程成功，其他线程并不会阻塞而是返回失败信号。

二基本原理

每个CAS包含3个运算符
1 内存地址 V
2 旧的预期值A
3 新增B

基本思路，如果V地址上的值和传入的旧的期望值A相等，就给地址赋个新值B，否则不做任何处理

if(V.value.equals(A)){    V.value = B;    return true;}else{    return false;}

常用 原子操作类型基本类型  AtomicInteger,AtomicLong,AtomicBoolean;数组类型  AtomicIntegerArray,AtomicLongArray,AtomicReferenceArray;引用类型  AtomicReference，AtomicMarkableReference,AtomicStampedReference

三常见用法和ABA问题

3.1 常见用法

原子操作基本类型（Integer）

AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(10);//基本类型原子操作测试public  void atomicIntegerTest(){    //自增1 并返回新值    System.out.println("自增 并返回新值="+atomicInteger.incrementAndGet());    //返回旧值，再加1    System.out.println("返回 ="+ atomicInteger.getAndIncrement()+" 并自增");}

结果

自增 并返回新值=11

返回=11 并自增用途 比如可以用于多线程的计数等，

//原子操作类型数组

int [] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6,7,8};private  AtomicIntegerArray atomicArray = new AtomicIntegerArray(arr);@Testpublic  void test(){    //获取索引为0的值，并修改索引0里的值为3    System.out.println(atomicArray.getAndSet(0,3));    System.out.println("原数组索引0的值="+arr[0]);    System.out.println("原子类型数组里索引0的值="+atomicArray.get(0));}

结果1

原数组索引0的值=1

原子类型数组里索引0的值 = 3；3.2 ABA问题

原来V地址上值为A

1. 时刻1 线程1 执行读取操作，获取原值A，然后线程被切换走了
2. 时刻2 线程2 更新了V上的值为B
3. 时刻3 线程2 更新了V上的值为A
4. 时刻4 线程1恢复运行，将比较值（compareValue）与原值（oldValue）进行比较，发现两个值相等（都是A）。
然后用新值（newValue）B 写入内存中，完成 CAS 操作

我们可以发现，其实V值，在线程1修改之前，已经被修改过2次了（改为B，又改回A）
但线程1并不知道原值被修改，所以继续执行流程。

处理ABA问题

通常是对每一次CAS操作设置版本戳，目前java.util.concurrent.atomic包下提供2种原子类
AtomicMarkableReference AtomicStampedReference

版本戳是 boolean 类型版本戳是number类型

只关心数据是否被动过关心数据被动过几次

看具体示例

public class AtomicStampedRefernceTest {    //带版本戳的原子操作    private static AtomicStampedReference<String> atomicStampedReference = new AtomicStampedReference<>("作者", 1);    //旧的版本戳    final int oldstamp = atomicStampedReference.getStamp();    //旧值    final String oldValue = atomicStampedReference.getReference();    @Test    public void mainTest() {        Thread right = new Thread(new rightThread());        //正确版本号线程        //错误版本号线程        Thread error =  new Thread(new errorThread());        try {            right.start();            right.join();            error.start();            error.join();        }catch (InterruptedException ex)        {            ex.printStackTrace();        }    }    //正确使用了版本号进行了CAS的线程    public class rightThread implements Runnable {        @Override        public void run() {            String value = atomicStampedReference.getReference();            int stamp = atomicStampedReference.getStamp();            Thread.currentThread().setName("正确使用了版本号线程");            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：值=" + value + "，版本戳=" + stamp + " CAS结果=" +                    atomicStampedReference.compareAndSet(value, value + "-帅哥", stamp, stamp + 1));        }    }    //错误使用了版本号进行了CAS的线程    public class errorThread implements Runnable {        @Override        public void run() {            String value = atomicStampedReference.getReference();            int stamp = atomicStampedReference.getStamp();            Thread.currentThread().setName("错误使用了版本号线程");            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：值=" + value + "，版本戳=" + stamp + " CAS结果=" +                    atomicStampedReference.compareAndSet(value, value + "-老者", oldstamp, oldstamp + 1));        }    }}