原子性 CAS算法

一、 i++ 的原子性问题

1、问题的引入：

i++ 的实际操作分为三个步骤：读--改--写

实现线程，代码如下：

public class AtomicDemo implements Runnable
{
    private int serialNumber = 0;

    @Override
    public void run()
    {
        try
        {
            Thread.sleep(400);
        }
        catch (InterruptedException e)
        {}
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + this.getSerialNumber());
    }

    public int getSerialNumber()
    {
        return serialNumber++;
    }
}

测试类，代码如下：

public class AtomicTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        AtomicDemo atomicDemo = new AtomicDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            new Thread(atomicDemo).start();
        }
    }
}

结果如下图所示：

以上的原子性问题可以使用“原子变量”解决；

二、原子变量

在JDK1.5 之后，提供了 java.util.concurrent.atomic 包下提供了常用的原子变量；

 AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicIntegerArray、AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLong、AtomicReference 等

从以上类源码中可以看出：

　　（1）变量使用了 Volatile 修饰，保证了内存可见性；

　　（2）使用了 CAS（Compare-And-Swap）算法，保证了数据的原子性；

　　CAS算法是硬件对于并发操作共享数据的支持；

　　CAS 包含了三个操作数：内存值 、预估值 、更新值 ；

　　　　当且仅当内存值等于预估值时，把更新值赋给内存值，否则将不做任何操作；

class AtomicDemo implements Runnable
{
    private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger();

    @Override
    public void run()
    {
        try
        {
            Thread.sleep(400);
        }
        catch (InterruptedException e)
        {}
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + this.getSerialNumber());
    }

    public int getSerialNumber()
    {
        return serialNumber.getAndIncrement();
    }
}