(转)利用CAS算法实现通用线程安全状态机

Posted 2020-10-10 风无常性 月无常圆

在多线程环境下，如果某个类是有状态的，那我们在使用前，需要保证所有该类的实例对象状态一致，否则会出现意向不到的bug。下面是通用线程安全状态机的实现方法。

public class ThreadSaveState{
    private int x;
    private int y;

    private enum State {NEW, INITIALIZING, INITIALIZED};

    private final AtomicReference<State> init = new AtomicReference<State>(State.NEW);

    public ThreadSaveState() {
    };

    public ThreadSaveState(int x, int y) {
        initialize(x, y);
    }

    private void initialize(int x, int y) {
        if (!init.compareAndSet(State.NEW, State.INITIALIZING)) {
            throw new IllegalStateException("Already initialized");
        }
        this.x = x;
        this.y = y;
        //… Do anything else the original constructor did
        init.set(State.INITIALIZED);
    }

    //所有公共接口，都要先调用该方法检测对象完整性
    private void checkInit() {
        if (init.get() != State.INITIALIZED) {
            throw new IllegalStateException("Uninitialized");
        }
    }

    //示例公用接口
    public int getX() {
        checkInit();
        return x;
    }

    //示例公用接口
    public int getY() {
        checkInit();
        return y;
    }
}

这种模式利用compareAndSet方法来操作枚举的原子引用，关于compareAndSet方法，其内部是CAS算法，即：Compare and Swap, 翻译成比较并交换，源码如下：

java.util.concurrent包中借助CAS实现了区别于synchronouse同步锁的一种乐观锁，使用这些类在多核CPU的机器上会有比较好的性能.

结合compareAndSet源码我们看下：

/**
     * Atomically sets the value to the given updated value
     * if the current value {@code ==} the expected value.
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return true if successful. False return indicates that
     * the actual value was not equal to the expected value.
     */
    public final boolean compareAndSet(V expect, V update) {
        return unsafe.compareAndSwapObject(this, valueOffset, expect, update);
    }

根据注释，CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，返回True，否则返回false。

再看看我们初始化的代码：

 if (!init.compareAndSet(State.NEW, State.INITIALIZING)) {
            throw new IllegalStateException("Already initialized");
        }

只有当state是New的时候，才开始初始化，否则直接报错。这就保证了对象的完整性，因为如果没有这样的防范机制，万一有个线程要在某个实例上调用initialize()，而另一个线程又要企图使用这个实例，第二个线程就有可能看到这个实例处于不一致的状态。

 

转载：http://blog.csdn.net/qq_27258799