大家碰到了實現(xiàn)一個線程安全的計數(shù)器的需求改怎么做呢？根據(jù)經(jīng)驗你應該知道我們要在多線程中實現(xiàn)共享變量的原子性和可見性問題，于是鎖成為一個不可避免的話題，下文討論的是與之對應的無鎖CAS。

為什么要無鎖

我們一想到在多線程下保證安全的方式，肯定是鎖，不管從硬件、操作系統(tǒng)層面都或多或少在使用鎖。鎖有優(yōu)缺點嗎？

使用鎖就需要獲得鎖、釋放鎖，CPU需要通過上下文切換和調(diào)度管理來進行這個操作，對于一個獨占鎖，一個線程在持有鎖后沒有執(zhí)行結(jié)束，其他線程就必須等待，等到前面的線程執(zhí)行完畢，CPU就會把鎖拿出來給其他線程來搶了。鎖的這種概念基于一種悲觀機制，它總是認為數(shù)據(jù)會被修改，所以，你在操作一部分代碼塊之前先加一把鎖，操作完成后再釋放，這樣就安全了。

什么是 CAS

比較并交換(compare and swap,CAS),是原子操作的一種，可用于在多線程編程中實現(xiàn)不被打斷的數(shù)據(jù)交換操作，從而避免多線程同時改寫某一數(shù)據(jù)時由于執(zhí)行順序不確定性以及中斷的不可預知性產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不一致性問題。該操作通過將內(nèi)存中的值與指定的數(shù)據(jù)進行比較，當數(shù)值一樣時，將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)替換成新值。

JAVA如何實現(xiàn)

package com.concurrent.program;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Arrays;

import java.util.List;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Counter {

private AtomicInteger atomicI = new AtomicInteger(0);

private int i = 0;

public static void main(String[] args) {

final Counter cas = new Counter();

Listts = new ArrayList(10);

long start = System.currentTimeMillis();

for (int j=0;j < 100; j++){

Thread t = new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

for (int i=0;i<10000; i++){

cas.count();

cas.safeCount();

}

}

});

ts.add(t);

}

for (Thread t : ts) {

t.start();

}

//等待所有線程執(zhí)行完成

for (Thread t:ts){

try {

t.join();

} catch (InterruptedException e){

e.printStackTrace();

}

}

System.out.println(cas.i);

System.out.println(cas.atomicI.get());

System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);

}

/**

* 使用CAS實現(xiàn)線程安全計數(shù)器

*/

private void safeCount(){

for(;;){

int i = atomicI.get();

boolean suc = atomicI.compareAndSet(i, ++i);

if (suc) {

break;

}

}

}

/**

* 非線程安全計數(shù)器

*/

private void count(){

i++;

}

}

以上代碼實現(xiàn)了一個基于CAS線程安全的計數(shù)器方法safeCount和一個非線程安全的計數(shù)器方法count，讀者可以自行運行，運行結(jié)果如下：

非線程安全計數(shù)器: 971850

使用CAS實現(xiàn)線程安全計數(shù)器:?1000000

執(zhí)行時間：78ms

CAS存在的問題

1.ABA問題。因為CAS需要在操作值的時候，檢查值有沒有發(fā)生變化，如果沒有則更新。但是如果原來一個值是A，變成了B，又變成A，那么使用CAS進行檢查時會發(fā)現(xiàn)它的值沒有發(fā)生變化，但是實際發(fā)生了變化了。ABA解決問題的思路就是使用版本號。在變量前面追加版本號，每次變量更新的時候把版本號加1，那么A→B→A就會變成1A→2B→3A。從JAVA1.5開始，JDK的Atomic包里提供了一個類AtomicStampedReference來解決ABA問題。

2.循環(huán)時間長，開銷大。CAS長時間不成功，會給CPU帶來非常大的執(zhí)行開銷。如果JVM能支持處理器提供的pause指令，那么效率會有一定的提示。

3.只能保證一個共享變量的原子操作。對多個共享變量操作時，CAS可以把多個共享變量合并成一個共享變量來操作。比如，有兩個共享變量i=2，j=a，合并成ij=2a，然后用CAS來操作ij。從JAVA1.5開始，JDK的Atomic包里面提供了一個類AtomicReference類來保證引用對象之間的原子性，就可以把多個變量放在一個對象里面來進行CAS操作。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 自旋方法_JAVA循环使用CAS实现自旋操作的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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