AtomicInteger 中的“比较和设置”如何工作

Posted 2023-02-26

【中文标题】AtomicInteger 中的“比较和设置”如何工作

【英文标题】：How does "Compare And Set" in AtomicInteger works

【发布时间】：2015-12-14 13:20:36

【问题描述】：

AtomicInteger 使用两个概念：CAS 和volatile 变量。

使用volatile 变量可确保当前值对所有线程可见并且不会被缓存。

但我对 CAS(compare AND set) 的概念感到困惑，如下所述：

public final int getAndIncrement() 
    for (;;) 
        int current = get();
        int next = current + 1;
        if (compareAndSet(current, next))
            return current;
    
 

我的问题是whatif(compareAndSet(current, next) 返回false？值不会更新吗？ 在这种情况下，当线程执行以下情况时会发生什么：

private AtomicInteger count = new AtomicInteger();
count.incrementAndGet();

【问题讨论】：

blog.slaks.net/2013-07-22/thread-safe-data-structures

更完整的解释：baeldung.com/java-atomic-variables

循环一直存在，直到下一个值已成功更新，但由于 java 8+ 你可以简单地调用 getAndAdd(1)，NB 只需要在这里传递 1 的增量。不再需要循环，一切都由 JDK 照顾。 docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/atomic/…

【参考方案1】：

原子对象利用Compare and Swap 机制使它们成为原子对象 - 即可以保证值是指定的现在在新的价值。

您发布的代码不断尝试将当前值设置为比以前大一。请记住，另一个线程也可能执行了get 并且也在尝试设置它。如果两个线程相互竞争以更改值，则其中一个增量可能会失败。

考虑以下场景：

线程 1 调用 get 并获取值 1。 线程 1 计算 next 为 2。 线程 2 调用 get 并获取值 1。 线程 2 计算出 next 为 2。 两个线程都尝试写入值。

现在由于原子性 - 只有一个线程会成功，另一个将从compareAndSet 接收false 并再次运行。

如果不使用这种机制，那么两个线程很可能都会递增该值，从而导致实际上只进行一次递增。

只有在多个线程同时写入变量时，令人困惑的无限循环for(;;) 才会真正循环。在非常重的负载下，它可能会循环数次，但应该会很快完成。

【讨论】：

但是怎么做呢？两个线程可以同时Campare，然后同时Swap。应该有某种阻塞或等待

【参考方案2】：

for (;;) 是一个无限循环，所以它只会重试。