Java_volatile_CAS_ABA

1、JMM (java 内存模型)

• 描述程序中各变量（实例字段、变量、静态变量、数组、对象）的访问方式。
• 所有变量放在主内存中，每个线程有自己的工作内存，线程操作变量时，把变量拷贝到自己的工作内存中修改，修改完后在同步到主内中
• 可见性（利用volatile）
• 原子性（利用sysnchronized）
• 有序性——指令重排：
  • 计算机在执行程序时为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排。
  • 单线程环境下，最终执行结果与代码顺序一直。
  • 处理器进行指令重排时必须考虑指令之间的数据依赖性。
    • int a = 1; a=1+2; (必须先执行第一行声明a--数据依赖性)
  • 多线程环境中线程交替执行，由于编译器优化重排的存在，两个线程中使用的变量能否保持一致是无法确定的

2、volatile  简单介绍

volatile int a;

volatile是java虚拟机提供的轻量级同步机制，轻量级的synchronized,

• 保证可见性（a的值发生了改变，其他 线程会马上看到）
• 禁止指令重排(让编译器不对指令重排，按照自己定义的属性执行)
• 不保证原子性(使用原子类AtomicInteger解决)

 

3、CAS：比较和交换（Conmpare And Swap）是用于实现多线程同步的原子指令

Unsafe + cas思想（自旋锁）

cas是什么？

• 是一条cup并发原语句（执行必须是连续的， 在执行中不允许被打断）
• 判断某个物理位置的值与期望值是否相等，如果是则改变（是原子操作，不会造成数据不一致的问题）。

unsafe类：

是cas 的核心类，由于java方法不能直接访问底层系统，需要通过本地native方法，Unsafe类路径： sun.misc.Unsafe.class

代码：

//代码使用
AtomicReference atomicReference = new AtomicReference(TestAA);
		atomicReference.compareAndSet(new TestAA(), null);
		
int a = 2;
AtomicReference atomicReference2 = new AtomicReference(a);
//如果a的值=2 就改成 3，否则返回fales 不修改
System.out.println(atomicReference2.compareAndSet(2, 3)+"\t"+atomicReference2.get());


//atomic--cas流程源码查看
AtomicInteger acit = new AtomicInteger();
acit.getAndIncrement();//+1

/**
    getAndIncrement()源码
*/
public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);//当前对象，地址偏移量，+1
}

/**
getAndAddInt 源码
自旋锁
*/
public final int getAndAddInt(Object paramObject, long paramLong, int paramInt)
  {
    int i;
    do
    {
      i = getIntVolatile(paramObject, paramLong);
    } while (!compareAndSwapInt(paramObject, paramLong, i, i + paramInt));
    //compareAndSwapInt比较与交换
    return i;
  }

/**
paramObject:当前对象
paramLong：引用地址
paramInt1：要改变的数
paramInt2：与当前对象的值比较，相同替换，如果不同，继续取值然后再比较，直到更新完成
*/
public final native boolean compareAndSwapInt(Object paramObject, long paramLong, int paramInt1, int paramInt2     );

4、ABA问题

int a=1;

aba问题是，线程1把改成了2（a=2）,同时线程2获取到a变量改成3（a=3）还没有提交，线程1又改成了a=1,这时线程2改完提交。（ABA问题）尽管最后结果成功，但并不代表这个过程就没有问题

解决：AtomicStampedReference 使用版本号

AtomicStampedReference stampedReference = new AtomicStampedReference(a, 1);
		//期望值，新值，切望版本号，新版本号
		stampedReference.compareAndSet(expectedReference, newReference, stampedReference.getStamp(), newStamp)