Java并發(fā)之原子變量及CAS算法-上篇

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概述

本文主要講在Java并發(fā)編程的時(shí)候，如果保證變量的原子性，在JDK提供的類中是怎么保證變量原子性的呢？。對(duì)應(yīng)Java中的包是：java.util.concurrent.atomic包下。因?yàn)樯婕暗搅薈AS算法，需要對(duì)CAS算法講解及CAS算法三個(gè)問題怎么解決以及和Synchroized比較。文章比較長，所以就分為上下兩個(gè)篇幅講解。本文是上篇《Java并發(fā)之原子變量及CAS算法-上篇》

本文是《凱哥分享Java并發(fā)編程之J.U.C包講解》系列教程中的一篇。如果想系統(tǒng)學(xué)習(xí)，建議從第一篇開始看。

原子變量案例

在Java中有一種寫法：int i = 10; i++ 這種寫法。

我們先來看看：

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輸入的是0還是1呢 ？

I++輸出0的原因分析

答案是：0。為什么呢？凱哥把編譯后的class文件反編譯，咱們看:

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說明：i的操作是i++;y的操作是++y.

從反編譯后的代碼，我們可以看到i++在JVM中的操作，總共分三步：

第一步：聲明變量var10000 ,然后將i賦值給var10000，此時(shí)var10000的值是0;

第二步：聲明變量var3 然后把i+1 賦值給var3,此時(shí)，var3的值等于1了;

第三步：將變量var10000的值又賦值給了i,此時(shí)因?yàn)関ar10000的值是0，所以i的值也是0

所以在sysout(i)的時(shí)候，就輸出了0.

我們分析上面1，2，3步驟，可以發(fā)現(xiàn)。其實(shí)i++執(zhí)行的是：讀取-修改-重寫 三個(gè)操作。

既然讀寫操作，就會(huì)涉及到變量原子性。測試在多線程下變量原子性

測試多線程下的變量原子性

那么，如果我們把對(duì)i的操作放到多個(gè)線程中操作結(jié)果會(huì)是什么樣的呢？

線程操作I的代碼：

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開啟十個(gè)線程同時(shí)操作i的代碼：

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我們來看看運(yùn)行結(jié)果：

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從運(yùn)行結(jié)果中，我們可以看到，線程Thread-5和線程Thread-8的值是一樣的。

根據(jù)上面運(yùn)行的場景，我們發(fā)現(xiàn)，變量i其實(shí)是十個(gè)線程中的共享變量。從運(yùn)行的結(jié)果來看，多個(gè)線程操作后，結(jié)果出問題了。

不同線程在內(nèi)存中運(yùn)行模擬圖：

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線程1；線程2；以及主線程之間運(yùn)行關(guān)系，可以詳見凱哥上一篇文章：《Java并發(fā)之內(nèi)存可見性問題怎么解決》。這篇文章詳細(xì)講解了怎么關(guān)系。

已經(jīng)看過凱哥上一篇文章或者是知道volatile關(guān)鍵字的朋友可能要說，這不就是線程之間變量可見性問題嘛。使用volatile關(guān)鍵字修飾i就可以了。真的可以了嗎？

我們修改程序，用volatile來修飾，看看運(yùn)行結(jié)果：

使用volatile關(guān)鍵字是否能解決多線程情況下變量原子性呢？

用volatile來修飾變量：

private volatile int shardData = 0;

運(yùn)行結(jié)果：

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我們發(fā)現(xiàn)，就算使用volatile關(guān)鍵字修飾了，依然存在多線程下變量原子性的問題。

怎么解決這種并發(fā)下變量原子性問題呢？

Java的atomic包

在jdk1.5以后，Java為我們提供了一個(gè)常用的原子變量。都在：java.util.concureent.atomic包下。我們來看看，都有哪些：

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從JDK的API文檔中(凱哥使用的是JDK1.8的API)我們可以看到常用的原子性變量。

怎么保證原子性呢？

那么，在atomic包下的這些類怎么保證原子性呢？

1：該包下的變量都是使用volatile關(guān)鍵字來修飾。

解決了多線程之間變量可見性。

Int類型的原子性對(duì)象AtomicInteger對(duì)象中：

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用于對(duì)象的AtomicReference對(duì)象中：

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都是使用volat關(guān)鍵字修飾的。

2：使用CAS算法

保持了變量的原子性

總結(jié)：

在Java的JDK中提供了concurrent.atomic包，使用這個(gè)包下的對(duì)象創(chuàng)建的變量就能保證原子性。

保證原子性的策略：

1：變量都是用Volatile關(guān)鍵字修飾。來保證內(nèi)存可見性

2：使用CAS算法，來保證原子性。

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下篇預(yù)告：

在下一篇文章中，我們主要講解CAS算法原理及CAS算法會(huì)參數(shù)哪些問題(三個(gè)問題)？JDK是怎么解決的？修改i++使其成為具有原子性變量怎么實(shí)現(xiàn)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java cas原理_Java并发之原子变量及CAS算法-上篇的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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