juc之volatile关键字及cas算法

1.共享变量可见性问题

• java内存模型

• 当一个线程操作了共享变量之后，仅仅会写入该线程缓存中，并不会及时写入主存中，那么别的线程此时从主存中获取到共享变量，就会导致异常。

• volatile关键字：如果一个变量声明为volatile后，每个线程操作共享变量后就会立即同步到主存中，此功能是底层硬件支持的。也就是说volatile关键字解决了共享变量的可见性问题，但没有解决变量的原子性以及互斥性。 原子类中的变量全部声明为volatile，保证线程可见性，原子类使用cas算法保证原子性。

  public class VolatileDemo {
     public static void main(String[] args) {
  
         ThreadClass threadClass = new ThreadClass();
         Thread thread = new Thread(threadClass);
         thread.start();
  
         while (true){
             if (threadClass.shareVar){//在这里main线程访问共享变量，该共享变量是main线程的变量副本
                 System.out.println("ShareVariableClass.shareVar:" + threadClass.shareVar);
                 break;
             }
         }
     }
  }
  
  class ThreadClass implements Runnable{
  
     public volatile boolean shareVar = false;
  
     @Override
     public void run() {
         try {
             Thread.sleep(200);
         } catch (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         this.shareVar = true;
         System.out.println("sharVar change to " + shareVar);
     }
  }
  

      结果如下，结果中打印的顺序会不一致。
  

2.CAS算法

    CAS：全称compare and swap，比较并交换。当多个线程操作共享变量的时候，每个线程的操作都写入主存中，就会导致主存中的共享变量不能够保证原子性。如果要操作一个变量s进行+1操作,在+操作之前，获取主存中s的值（通过volatile关键字保证可见性）作为期望值expectValue，将s进行+1操作后，写入主存之前通过将目前的主存值和expectValue值做比较，如果相同则将s+1的值写入主存，如果不相等，则重复进行上述步骤。

    以AtomicInteger举例

AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(10);
int andIncrement = atomicInteger.getAndIncrement();

    cas操作最终调用的方法是Unsafe类中的native方法调用，除了Integer类型的原子操作，还有Boolean等的类型操作,但调用是如下三个方法来保证原子性。boolean类型是通过转换为int类型来进行操作的。
    

    所有原子类如下