1. 无锁类的原理详解
1.1. CAS
CAS算法的过程是这样:它包含3个参数CAS(V,E,N)。V表示要更新的变量,E表示预期值,N表示新值。仅当V 值等于E值时,才会将V的值设为N,如果V值和E值不同,则说明已经有其他线程做了更新,则当前线程什么 都不做。最后,CAS返回当前V的真实值。CAS操作是抱着乐观的态度进行的,它总是认为自己可以成功完成 操作。当多个线程同时使用CAS操作一个变量时,只有一个会胜出,并成功更新,其余均会失败。失败的线程 不会被挂起,仅是被告知失败,并且允许再次尝试,当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理,CAS 操作即时没有锁,也可以发现其他线程对当前线程的干扰,并进行恰当的处理。
1.2. CPU指令
cmpxchg
/*
accumulator = AL, AX, or EAX, depending on whether
a byte, word, or doubleword comparison is being performed */
if(accumulator == Destination) {
ZF = 1;
Destination = Source; }
else {
ZF = 0;
accumulator = Destination; }
2. 无锁类的使用
2.1. AtomicInteger
2.1.1. 概述 Number
2.1.2. 主要接口
//取得当前值 //设置当前值
//设置新值,并返回旧值
//如果当前值为expect,则设置为u
//当前值加1,返回旧值 //当前值减1,返回旧值
//当前值增加delta,返回旧值 //当前值加1,返回新值 //当前值减1,返回新值
//当前值增加delta,返回新值
2.1.3. 主要接口的实现
2.2. Unsafe
2.2.1. 概述
非安全的操作,比如: 根据偏移量设置值 park() 底层的CAS操作
非公开API,在不同版本的JDK中, 可能有较大差异
2.2.2. 主要接口
//获得给定对象偏移量上的int值
public native int getInt(Object o, long offset); //设置给定对象偏移量上的int值
public native void putInt(Object o, long offset, int x); //获得字段在对象中的偏移量
public native long objectFieldOffset(Field f); //设置给定对象的int值,使用volatile语义
public native void putIntVolatile(Object o, long offset, int x); //获得给定对象对象的int值,使用volatile语义
public native int getIntVolatile(Object o, long offset); //和putIntVolatile()一样,但是它要求被操作字段就是volatile类型的 public native void putOrderedInt(Object o, long offset, int x);
2.3. AtomicReference
2.3.1. 概述
对引用进行修改 是一个模板类,抽象化了数据类型
2.3.2. 主要接口
get()
set(V) compareAndSet() getAndSet(V)
2.4. AtomicStampedReference
2.4.1. 概述
ABA问题
2.4.2. 主要接口
//比较设置 参数依次为:期望值 写入新值 期望时间戳 新时间戳
public boolean compareAndSet(V expectedReference,V newReference,int expectedStamp,int newStamp) //获得当前对象引用
public V getReference()
//获得当前时间戳
public int getStamp()
//设置当前对象引用和时间戳
public void set(V newReference, int newStamp)
2.5. AtomicIntegerArray
2.5.1. 概述
支持无锁的数组
2.5.2. 主要接口
//获得数组第i个下标的元素
public final int get(int i)
//获得数组的长度
public final int length()
//将数组第i个下标设置为newValue,并返回旧的值
public final int getAndSet(int i, int newValue) //进行CAS操作,如果第i个下标的元素等于expect,则设置为update,设置成功返回true public final boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)
//将第i个下标的元素加1
public final int getAndIncrement(int i) //将第i个下标的元素减1
public final int getAndDecrement(int i) //将第i个下标的元素增加delta(delta可以是负数) public final int getAndAdd(int i, int delta)
2.6. AtomicIntegerFieldUpdater
2.6.1. 概述
让普通变量也享受原子操作
2.6.2. 主要接口 AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater()
incrementAndGet()
2.6.3. 小说明
1. Updater只能修改它可见范围内的变量。因为Updater使用反射得到这个变量。如果变量不可见,就会出错。
比如如果score申明为private,就是不可行的。
2. 为了确保变量被正确的读取,它必须是volatile类型的。如果我们原有代码中未申明这个类型,那么简单得 申明一下就行,这不会引起什么问题。
3. 由于CAS操作会通过对象实例中的偏移量直接进行赋值,因此,它不支持static字段(Unsafe. objectFieldOffset()不支持静态变量)。
3. 无锁算法详解
3.1. 无锁的Vector实现