Java：CAS(乐观锁)

最新推荐文章于 2025-06-08 17:05:25 发布

2501_90213155

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文章标签： java jvm 开发语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2501_90213155/article/details/145093321

}

}).start();

}

try{

Thread.sleep(2000);

}catch (Exception e){

e.printStackTrace();

}

System.out.println(count);

}

请问cout的输出值是否为200？答案是否定的，因为这个程序是线程不安全的，所以造成的结果count值可能小于200;

那么如何改造成线程安全的呢，其实我们可以使用上Synchronized同步锁,我们只需要在count++的位置添加同步锁，代码如下:

private static int count = 0;

public static void main(String[] args) {

for (int i = 0; i < 2; i++) {

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

try {

Thread.sleep(10);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

//每个线程让count自增100次

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

synchronized (ThreadCas.class){

count++;

}

}).start();

}

try{

Thread.sleep(2000);

}catch (Exception e){

e.printStackTrace();

}

System.out.println(count);

}

加了同步锁之后，count自增的操作变成了原子性操作，所以最终的输出一定是count=200，代码实现了线程安全。

但是Synchronized虽然确保了线程的安全，但是在性能上却不是最优的，Synchronized关键字会让没有得到锁资源的线程进入BLOCKED状态，而后在争夺到锁资源后恢复为RUNNABLE状态，这个过程中涉及到操作系统用户模式和内核模式的转换，代价比较高。

尽管Java1.6为Synchronized做了优化，增加了从偏向锁到轻量级锁再到重量级锁的过度，但是在最终转变为重量级锁之后，性能仍然较低。

所谓原子操作类，指的是java.util.concurrent.atomic包下，一系列以Atomic开头的包装类。例如AtomicBoolean，AtomicInteger，AtomicLong。它们分别用于Boolean，Integer，Long类型的原子性操作。

private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

public static void main(String[] args) {

for (int i = 0; i < 2; i++) {

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

try {

Thread.sleep(10);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

//每个线程让count自增100次

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

count.incrementAndGet();

}

}).start();

}

try{

Thread.sleep(2000);

}catch (Exception e){

e.printStackTrace();

}

System.out.println(count);

}

使用AtomicInteger之后，最终的输出结果同样可以保证是200。并且在某些情况下，代码的性能会比Synchronized更好。

而Atomic操作的底层实现正是利用的CAS机制，好的，我们切入到这个博客的正点。

什么是CAS机制

CAS是英文单词Compare And Swap的缩写，翻译过来就是比较并替换。

CAS机制当中使用了3个基本操作数：内存地址V，旧的预期值A，要修改的新值B。

更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B。

这样说或许有些抽象，我们来看一个例子：

1.在内存地址V当中，存储着值为10的变量。

2.此时线程1想要把变量的值增加1。对线程1来说，旧的预期值A=10，要修改的新值B=11。

3.在线程1要提交更新之前，另一个线程2抢先一步，把内存地址V中的变量值率先更新成了11。

4.线程1开始提交更新，首先进行A和地址V的实际值比较（Compare），发现A不等于V的实际值，提交失败。

5.线程1重新获取内存地址V的当前值，并重新计算想要修改的新值。此时对线程1来说，A=11，B=12。这个重新尝试的过程被称为自旋。

6.这一次比较幸运，没有其他线程改变地址V的值。线程1进行Compare，发现A和地址V的实际值是相等的。

7.线程1进行SWAP，把地址V的值替换为B，也就是12。

从思想上来说，Synchronized属于悲观锁，悲观地认为程序中的并发情况严重，所以严防死守。CAS属于乐观锁，乐观地认为程序中的并发情况不那么严重，所以让线程不断去尝试更新。

看到上面的解释是不是索然无味，查找了很多资料也没完全弄明白，通过几次验证后，终于明白，最终可以理解成一个无阻塞多线程争抢资源的模型。先上代码

import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;

/**

@author hrabbit
2018/07/16.

public class AtomicBooleanTest implements Runnable {

private static AtomicBoolean flag = new AtomicBoolean(true);

public static void main(String[] args) {

AtomicBooleanTest ast = new AtomicBooleanTest();

Thread thread1 = new Thread(ast);

Thread thread = new Thread(ast);

thread1.start();

thread.start();

}

@Override

public void run() {

System.out.println(“thread:”+Thread.currentThread().getName()+“;flag:”+flag.get());

if (flag.compareAndSet(true,false)){

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“”+flag.get());

try {

Thread.sleep(5000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

flag.set(true);

}else{

System.out.println(“重试机制thread:”+Thread.currentThread().getName()+“;flag:”+flag.get());

try {

Thread.sleep(500);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

run();

}

输出的结果:

thread:Thread-1;flag:true

thread:Thread-0;flag:true

Thread-1false