原子性

2.4 原子性

概述 : 所谓的原子性是指在一次操作或者多次操作中，要么所有的操作全部都得到了执行并且不会受到任何因素的干扰而中断，要么所有的操作都不执行，多个操作是一个不可以分割的整体。

代码实现 :

package com.itheima.threadatom;
​
public class AtomDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyAtomThread atom = new MyAtomThread();
​
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(atom).start();
        }
    }
}
class MyAtomThread implements Runnable {
    private volatile int count = 0; //送冰淇淋的数量
​
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            //1,从共享数据中读取数据到本线程栈中.
            //2,修改本线程栈中变量副本的值
            //3,会把本线程栈中变量副本的值赋值给共享数据.
            count++;
            System.out.println("已经送了" + count + "个冰淇淋");
        }
    }
}

代码总结 : count++ 不是一个原子性操作, 他在执行的过程中,有可能被其他线程打断

 

2.5 volatile关键字不能保证原子性

解决方案 : 我们可以给count++操作添加锁，那么count++操作就是临界区中的代码，临界区中的代码一次只能被一个线程去执行，所以count++就变成了原子操作。

package com.itheima.threadatom2;
​
public class AtomDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyAtomThread atom = new MyAtomThread();
​
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(atom).start();
        }
    }
}
class MyAtomThread implements Runnable {
    private volatile int count = 0; //送冰淇淋的数量
    private Object lock = new Object();
​
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            //1,从共享数据中读取数据到本线程栈中.
            //2,修改本线程栈中变量副本的值
            //3,会把本线程栈中变量副本的值赋值给共享数据.
            synchronized (lock) {
                count++;
                System.out.println("已经送了" + count + "个冰淇淋");
            }
        }
    }
}

 

2.6 原子性_AtomicInteger

概述：java从JDK1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包(简称Atomic包)，这个包中的原子操作类提供了一种用法简单，性能高效，线程安全地更新一个变量的方式。因为变

量的类型有很多种，所以在Atomic包里一共提供了13个类，属于4种类型的原子更新方式，分别是原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用和原子更新属性(字段)。本次我们只讲解

使用原子的方式更新基本类型，使用原子的方式更新基本类型Atomic包提供了以下3个类：

AtomicBoolean： 原子更新布尔类型

AtomicInteger： 原子更新整型

AtomicLong： 原子更新长整型

以上3个类提供的方法几乎一模一样，所以本节仅以AtomicInteger为例进行讲解，AtomicInteger的常用方法如下：

public AtomicInteger()：                 初始化一个默认值为0的原子型Integer
public AtomicInteger(int initialValue)：  初始化一个指定值的原子型Integer
​
int get():                              获取值
int getAndIncrement():                   以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增前的值。
int incrementAndGet():                   以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增后的值。
int addAndGet(int data):                 以原子方式将输入的数值与实例中的值（AtomicInteger里的value）相加，并返回结果。
int getAndSet(int value):                以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值。

代码实现 :

package com.itheima.threadatom3;
​
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
​
public class MyAtomIntergerDemo1 {
//    public AtomicInteger()：                  初始化一个默认值为0的原子型Integer
//    public AtomicInteger(int initialValue)： 初始化一个指定值的原子型Integer
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger ac = new AtomicInteger();
        System.out.println(ac);
​
        AtomicInteger ac2 = new AtomicInteger(10);
        System.out.println(ac2);
    }
​
}
package com.itheima.threadatom3;
​
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
​
public class MyAtomIntergerDemo2 {
//    int get():                获取值
//    int getAndIncrement():     以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增前的值。
//    int incrementAndGet():     以原子方式将当前值加1，注意，这里返回的是自增后的值。
//    int addAndGet(int data):   以原子方式将参数与对象中的值相加，并返回结果。
//    int getAndSet(int value):  以原子方式设置为newValue的值，并返回旧值。
    public static void main(String[] args) {
//        AtomicInteger ac1 = new AtomicInteger(10);
//        System.out.println(ac1.get());
​
//        AtomicInteger ac2 = new AtomicInteger(10);
//        int andIncrement = ac2.getAndIncrement();
//        System.out.println(andIncrement);
//        System.out.println(ac2.get());
​
//        AtomicInteger ac3 = new AtomicInteger(10);
//        int i = ac3.incrementAndGet();
//        System.out.println(i);//自增后的值
//        System.out.println(ac3.get());
​
//        AtomicInteger ac4 = new AtomicInteger(10);
//        int i = ac4.addAndGet(20);
//        System.out.println(i);
//        System.out.println(ac4.get());
​
        AtomicInteger ac5 = new AtomicInteger(100);
        int andSet = ac5.getAndSet(20);
        System.out.println(andSet);
        System.out.println(ac5.get());
    }
}

 

2.7 AtomicInteger-内存解析

AtomicInteger原理 : 自旋锁 + CAS 算法

CAS算法：

有3个操作数（内存值V， 旧的预期值A，要修改的值B）

当旧的预期值A == 内存值 此时修改成功，将V改为B

当旧的预期值A！=内存值 此时修改失败，不做任何操作

并重新获取现在的最新值（这个重新获取的动作就是自旋）

2.8 AtomicInteger-源码解析

代码实现 :

package com.itheima.threadatom4;
​
public class AtomDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyAtomThread atom = new MyAtomThread();
​
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(atom).start();
        }
    }
}
package com.itheima.threadatom4;
​
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
​
public class MyAtomThread implements Runnable {
    //private volatile int count = 0; //送冰淇淋的数量
    //private Object lock = new Object();
    AtomicInteger ac = new AtomicInteger(0);
​
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            //1,从共享数据中读取数据到本线程栈中.
            //2,修改本线程栈中变量副本的值
            //3,会把本线程栈中变量副本的值赋值给共享数据.
            //synchronized (lock) {
//                count++;
//                ac++;
            int count = ac.incrementAndGet();
            System.out.println("已经送了" + count + "个冰淇淋");
           // }
        }
    }
}

​

源码解析 :

​

//先自增，然后获取自增后的结果
public final int incrementAndGet() {
        //+ 1 自增后的结果
        //this 就表示当前的atomicInteger（值）
        //1    自增一次
        return U.getAndAddInt(this, VALUE, 1) + 1;
}
​
public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
        //v 旧值
        int v;
        //自旋的过程
        do {
            //不断的获取旧值
            v = getIntVolatile(o, offset);
            //如果这个方法的返回值为false，那么继续自旋
            //如果这个方法的返回值为true，那么自旋结束
            //o 表示的就是内存值
            //v 旧值
            //v + delta 修改后的值
        } while (!weakCompareAndSetInt(o, offset, v, v + delta));
            //作用：比较内存中的值，旧值是否相等，如果相等就把修改后的值写到内存中，返回true。表示修改成功。
            //                                 如果不相等，无法把修改后的值写到内存中，返回false。表示修改失败。
            //如果修改失败，那么继续自旋。
        return v;
}

2.9 悲观锁和乐观锁

synchronized和CAS的区别 :

相同点：在多线程情况下，都可以保证共享数据的安全性。

不同点：synchronized总是从最坏的角度出发，认为每次获取数据的时候，别人都有可能修改。所以在每 次操作共享数据之前，都会上锁。（悲观锁）

cas是从乐观的角度出发，假设每次获取数据别人都不会修改，所以不会上锁。只不过在修改共享数据的时候，会检查一下，别人有没有修改过这个数据。

如果别人修改过，那么我再次获取现在最新的值。

如果别人没有修改过，那么我现在直接修改共享数据的值.(乐观锁）