并发之atomic原子操作

Posted 2021-03-15 yrjns

Atomic类

Atomic类是一个简单的高效的、线程安全的递增递减方案，在多线程或者并发环境中，我们常常会遇到这种情况 int i=0; i++ 稍有经验的同学都知道这种写法是线程不安全的。为了达到线程安全的目的，我们通常会用synchronized来修饰对应的代码块。现在我们有了新的方法，就是使用J.U.C包下的atomic类。

 

 

Atomic 类的原理

       一句话来说，atomic类是通过自旋CAS操作volatile变量实现的。

　　CAS是compare and swap的缩写，即比较后(比较内存中的旧值与预期值)交换(将旧值替换成预期值)。它是sun.misc包下Unsafe类提供的功能，需要底层硬件指令集的支撑。

　　使用volatile变量是为了多个线程间变量的值能及时同步。

 

为什么使用Atomic类

　　按理来说，使用synchroized已经能满足功能需求了。为什么还会有这个类呢？那肯定是性能的问题了。

　　在JDK1.6之前，synchroized是重量级锁，即操作被锁的变量前就对对象加锁，不管此对象会不会产生资源竞争。这属于悲观锁的一种实现方式。

　　而CAS会比较内存中对象和当前对象的值是否相同，相同的话才会更新内存中的值，不同的话便会返回失败。这是乐观锁的一中实现方式。这种方式就避免了直接使用内核状态的重量级锁。

　　但是在JDK1.6以后，synchronized进行了优化，引入了偏向锁，轻量级锁，其中也采用了CAS这种思想，效率有了很大的提升。（详情：https://www.cnblogs.com/yrjns/p/12152975.html）

 

Atomic类的缺点

1、ABA问题：

　　对于一个旧的变量值A,线程2将A的值改成B又改成可A,此时线程1通过CAS看到A并没有变化，但实际A已经发生了变化，这就是ABA问题。解决这个问题的方法很简单，记录一下变量的版本就可以了，在变量的值发生变化时对应的版本也做出相应的变化，然后CAS操作时比较一下版本就知道变量有没有发生变化。atomic包下AtomicStampedReference类实现了这种思路。mysql中Innodb的多版本并发锁也是这个原理。

 

2、自旋问题：

　　atomic类会多次尝试CAS操作直至成功或失败，这个过程叫做自旋。通过自旋的过程我们可以看出自旋操作不会将线程挂起，从而避免了内核线程切换，但是自旋的过程也可以看做CPU死循环，会一直占用CPU资源。这种情形在单CPU的机器上是不能容忍的，因此自旋一般都会有个次数限制，即超过这个次数后线程就会放弃时间片，等待下次机会。因此自旋操作在资源竞争不激烈的情况下确实能提高效率，但是在资源竞争特别激烈的场景中，CAS操作会的失败率就会大大提高，这时使用中重量级锁的效率可能会更高。当前，也可以使用LongAdder类来替换，它则采用了分段锁的思想来解决并发竞争的问题。

 

 

原文：https://www.cnblogs.com/wanghaoyang/p/11041303.html