线程安全之原子操作

本文主要内容

1、原子操作定义

2、原子操作的方式（同步锁机制、cas机制、原子操作类）

3、总结

一、原子操作定义

    1、定义：

     原子操作可以是一个步骤，也可以是多个操作步骤，但是其顺序不可以被打乱，也不可以被切割而执行其中的一部分，原子操作具有不可中断性。它的核心特征是将整个操作视为一个整体。

    2、实例：        

     上面的截图中i++操作存在多个操作，在多线程环境下会出现竞态条件，线程不安全，需要转变为原子操作才能安全。下面将介绍操作操作的方式。

二、原子操作方式

      1、同步锁机制：

   2、cas机制

     定义：cas机制：cas操作需要输入两个数值，一个旧值A和一个新值B,在操作期间先比较下旧值有没有发生变化，如果没有发生变化，才交换成新值，发生了变化则不交换。

  java中sun。misc。Unsafe类提供了一些方法实现cas。

    实例：

     

   3、原子操作封装类

    (1)基础版： Java中提供了一些原子操作封装类，封装了cas机制的底层代码，使得用户使用起来更加方便。

     例如：

      AtomicBoolean:原子更新布尔类型；AtomicInteger:原子更新整型；AtomicLong:原子更新长长整型。

     AtomicIntegerArray：原子更新整型数组里的元素。 AtomicLongArray：原子更新长整型数组里的元  素。         AtomicReferenceArray：原子更新引用数组里的元素。

    AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型字段里的更新器。    AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段里的更新器。    AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段。

    AtomicReference：原子更新引用类型。    AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。    AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型。

   实例：下面介绍AtomicInteger类的实例

    

    （2）更新版： 1.8版本的jdk还更新了四个原子操作的封装类。

      更新器：DoubleAccumulator、LongAccumulator

      计数器：DoubleAdder、LongAdder

      实例1：介绍LongAccumulator类使用代码    

实例2：下面是LongAdder类的使用代码

计数器增强版，高并发下性能更好，频繁更新但不太频繁读取的汇总统计信息时使用，分成多个操作单元，不同线程更新不同的单元，只有需要汇总的时候才计算所有单元的操作

三、总结

cas的弊端：
1、cpu开销大，在高并发下，许多线程，更新一变量，多次更新不成功，循环反复，给cpu带来大量压力。

2、只是一个变量的原子性操作，不能保证代码块的原子性。

3、ABA问题

ABA问题：内存值V=100;

threadA 将100，改为50；

threadB 将100，改为50；

threadC 将50，改为100；

场景：小牛取款，由于机器不太好使，多点了几次全款操作。后台threadA和threadB工作，

此时threadA操作成功(100->50)，threadB阻塞。正好牛妈打款50元给小牛(50->100)，

threadC执行成功，之后threadB运行了，又改为(100->50)。

牛气冲天，lz钱哪去了？？？

如何解决aba问题：

对内存中的值加个版本号，在比较的时候除了比较值还的比较版本号。

java:AtomicStampedReference就是用版本号实现cas机制。