Juc并发编程10——原子类与ABA问题解决方案(下)

简介: 除了加锁以外,还可以使用原子类实现操作原子性。它底层采用CAS算法,使用简单、性能高效、线程安全

它还提供了lasySet方法,让你以普通变量而非volitile来操作数据,请读者自行了解。

除了基本数据类型有对应的原子类以外,基本的数组类型也有原子类。

演示如下

public class Demo27 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        AtomicIntegerArray array = new AtomicIntegerArray(new int[]{0,3,5,9});
        Runnable r = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                    array.getAndAdd(0,1);
                }
                System.out.println("thread finish...");
            }
        };
        new Thread(r).start();
        new Thread(r).start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(array.get(0));
    }
}

在jdk1.8以后,juc新增了LongAdderDoubleAdder,在高并发场景下,它的性能比AtomicLong,AtomicDouble会更好。

它的原理简单介绍如下。如下图,如果是多个线程对atomicLong进行操作,每次只能有一个线程成功CAS,而其它线程都会循环进行CAS直到成功。这样线程等待时间会随着等待队列变长而增加,时间性能不佳。但是LongAdder会自己维护一个cell[]数组,不同的线程都可以操作数组中的不同元素进行CAS,最后再进行求和累加,一次性更新value

使用实例如下

public class Demo28 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        LongAdder integer = new LongAdder();
        Runnable r = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                    integer.add(1);
                }
            }
        };
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(r).start();
        }
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(integer.sum());
    }
}

除了对于基本数据类型有原子操作的支持外,对于引用类型,也可以实现原子操作

public class Demo29 {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "hello a";
        String b = "hello b";
        AtomicReference<String> reference = new AtomicReference<>(a);
        reference.compareAndSet(a, b);
        System.out.println(reference.get());
    }
}

juc还提供了字段原子更新器,我们可以对于类中的某个字段进行原子的更新操作(注意字段必须使用vilotile关键字修饰)

public class Demo30 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        AtomicIntegerFieldUpdater<Student> updater = AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(Student.class, "age");
        System.out.println(updater.incrementAndGet(student));
    }
    public static class Student{
        volatile int age;
    }
}

到目前为止,有关原子类的相关介绍结束了。现在我们想象下面的场景线程1,2同时CAS修改变量a的值,线程1速度较快,将a修改为2以后又把a修改为了1,这时线程2才开始判断,发现a的值就是expect的期望值1,于是CAS成功,将变量a修改为了2.很明显,这个时候的1与初始的1不是同一个1了,对于基本数据类型可能还不算太坏,但是对于string等这可不妙,这其实是CAS操作的一个问题,它只会机械的比较当前值是否与期望值一致,并不能知道当前值是否被修改过。这种问题就被称为ABA问题。


如何解决ABA问题呢,juc提供了带版本号的CAS操作,只要每次操作记录下版本号,并且版本号不重复就可以了

public class Demo31 {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "hello a";
        String b = "hello a";
        AtomicStampedReference<String> reference = new AtomicStampedReference<>(a, 1);
        reference.attemptStamp(a,2);
        System.out.println(reference.compareAndSet(a, b, 2, 3));
    }
}


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