java代码实现CAS

作者主页：青花锁 简介：Java领域优质创作者、Java微服务架构公号作者
简历模板、学习资料、面试题库、技术互助

文末获取联系方式

系列专栏目录

[Java项目实战] 介绍Java组件安装、使用；手写框架等

[Aws服务器实战] Aws Linux服务器上操作nginx、git、JDK、Vue等

[Java微服务实战] Java 微服务实战，Spring Cloud Netflix套件、Spring Cloud Alibaba套件、Seata、gateway、shadingjdbc等实战操作

[Java基础篇] Java基础闲聊，已出HashMap、String、StringBuffer等源码分析，JVM分析，持续更新中

[Springboot篇] 从创建Springboot项目，到加载数据库、静态资源、输出RestFul接口、跨越问题解决到统一返回、全局异常处理、Swagger文档

[Spring MVC篇] 从创建Spring MVC项目，到加载数据库、静态资源、输出RestFul接口、跨越问题解决到统一返回

[华为云服务器实战] 华为云Linux服务器上操作nginx、git、JDK、Vue等，以及使用宝塔运维操作添加Html网页、部署Springboot项目/Vue项目等

[Java爬虫] 通过Java+Selenium+GoogleWebDriver 模拟真人网页操作爬取花瓣网图片、bing搜索图片等

[Vue实战] 讲解Vue3的安装、环境配置，基本语法、循环语句、生命周期、路由设置、组件、axios交互、Element-ui的使用等

[Spring] 讲解Spring(Bean)概念、IOC、AOP、集成jdbcTemplate/redis/事务等

---

系列文章目录

第一章 Java线程池技术应用
第二章 CountDownLatch和Semaphone的应用
第三章 Spring Cloud 简介
第四章 Spring Cloud Netflix 之 Eureka
第五章 Spring Cloud Netflix 之 Ribbon
第六章 Spring Cloud 之 OpenFeign
第七章 Spring Cloud 之 GateWay
第八章 Spring Cloud Netflix 之 Hystrix
第九章 代码管理gitlab 使用
第十章 SpringCloud Alibaba 之 Nacos discovery
第十一章 SpringCloud Alibaba 之 Nacos Config
第十二章 Spring Cloud Alibaba 之 Sentinel
第十三章 JWT
第十四章 RabbitMQ应用
第十五章 RabbitMQ 延迟队列
Java锁的分类
分布式锁框架-Redisson
CAS

---

前言

本章节介绍CAS概念、实现原理，并通过java代码实现CAS

1、CAS的概念

CAS的全称为：CompareAndSwap,直译为对比和交换。
CAS实际是普遍处理器都支持的一条指令，这条指令通过判断当前内存值V、旧的预期值A、即将更新的值B是否相等来对比并设置新值，从而实现变量的原子性。
Synchronized会线程阻塞称为悲观锁，CAS不会使线程阻塞称为乐观锁。悲观锁其他没有获取锁的线程是不会执行代码的，而乐观锁是可以使多个线程同时访问代码，可是会判断是否有更新决定是否重新执行。

2、CAS的实现原理

CAS的原理：通过三个参数，当前内存的变量值V、旧的预期值A、即将更新的值B。通过判断是V和A是否相等查看当前变量值是否被其他线程改变，如果相等则变量没有被其他线程更改，就把B值赋予V；如果不相等则做自旋操作。
举例：假设i的初始值为0，现两线程分别执行i++操作，看看CAS会如何执行：

1线程：A = 0,B = 1
2线程：A = 0,B = 1

此时两个线程的旧的期望值A、更新的B值都是一样的
假设1线程先执行，线程1从内存中拿到i的值V,此时V等于0，刚好和旧的期望值A相等，就把更新的值B赋值到内存i值V中。
2线程执行时，此时拿到内存的V值为1，和旧的预期值0不想等，则不做更新B的赋值操作，通过自旋把旧的预期值A=V，并再次确定CAS指令。

JDK提供的原子操作类就是基于CAS来实现原子性，比如：AtomicInteger、AtomicIntegerArray、AtomicDouble、AtomicBoolean等

3、单JVM内锁CAS实现

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/***
 * @title AtomicExample
 * @desctption CAS
 * @author Kelvin
 * @create 2023/6/14 17:08
 **/
public class AtomicExample {
    private static Map<String, Boolean> map = new HashMap<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //未加锁
        map.put("lock", true);
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            int finalI = i;
            executorService.submit(
                    () -> {
                        boolean isRotate = true;
                        while (isRotate) {
                            boolean vLock = map.get("lock");
                            if( vLock ) {
                                boolean aLock = map.get("lock");
                                if( vLock == aLock ) {
                                    //执行业务逻辑
                                    //加锁
                                    map.put("lock", false);
                                    System.out.println( "执行业务逻辑, i: " + finalI);
                                    try {
                                        Thread.sleep(2000);
                                    } catch (InterruptedException e) {
                                        throw new RuntimeException(e);
                                    }
                                    isRotate = false;
                                    //释放锁
                                    map.put("lock", true);
                                } else {
                                    System.out.println("自旋，重新获取锁！");
                                    continue;
                                }
                            }
                        }
                    }
            );
        }

        Thread.sleep(20 * 1000);
        System.out.println("end");
        executorService.shutdown();
        
    }
}

3.1、效果

执行业务逻辑, i: 1
执行业务逻辑, i: 5
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 4
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 10
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 9
执行业务逻辑, i: 2
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 3
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 0
执行业务逻辑, i: 12
执行业务逻辑, i: 11
执行业务逻辑, i: 8
执行业务逻辑, i: 6
执行业务逻辑, i: 7
执行业务逻辑, i: 14
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 15
执行业务逻辑, i: 16
执行业务逻辑, i: 18
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 17
执行业务逻辑, i: 19
执行业务逻辑, i: 13
end

---

资料获取，更多粉丝福利，关注下方公众号获取