多线程——变量的原子性和CAS算法

输出是10，不是11。涉及到 i++ 的原子性问题，i++ 的操作实际上为

• 先是将i的值从内存中拿出来
• 将i的值加1
• 把i写回到内存中

涉及到读改写三个操作；

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public class code {
    public static void main(String[] args) {
        AtomicDemo ad = new AtomicDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++){
            new Thread(ad).start();
        }
    }
}
class AtomicDemo implements Runnable{
    private int serialNumber = 0;
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + getSerialNumber());
    }
    public int getSerialNumber(){
        return serialNumber++;
    }
}

输出明显没有覆盖0-9，i++可能会在i自增之后，还没返回，其他线程就已经开始工作了，即使加上volatile关键字，仍然存在问题，因为++本身就不是原子性的，可能会被其他线程中断。

原子是世界上的最小单位，具有不可分割性。比如 a=0；这个操作是不可分割的，那么我们说这个操作时原子操作。再比如：a++；这个操作实际是a = a + 1；是可分割的，所以他不是一个原子操作

1.以下多线程对int型变量x的操作，哪几个需要进行同步：（ ）
A. x=y; B. x++; C. ++x; D. x=1;

D是原子的，不管几个线程调用都是返回赋值后的x

B C都不算是原子的，因为别的线程如果调用x的话可能得到没有被赋值的x

A为原子的但不满足可见性(Visibility)

2.对于非int类型的变量在赋值时可以使用volatile来保证赋值的时候的原子性 
(来源：https://www.cnblogs.com/wei1/p/9582121.html)

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原子变量：jdk 1.5 后，java.util.concurrent.atomic 包下提供了常用的原子变量：

1. 变量用 volatile 修饰，保证了内存可见性
2. CAS(Compare-And-Swap)算法保证数据的原子性

CAS 算法是硬件对于并发操作共享数据的支持。包含了三个操作数：

1. 内存值 V (从主存中读取值)
2. 预估值 A (旧值，看内存中的值是否产生变化，没有变化再去做更新)
3. 更新值 B

当且仅当 V==A 时，V = B，否则，将不做任何操作

private AtomicInteger serialNumber = new AtomicInteger();

public int getSerialNumber(){
        return serialNumber.getAndIncrement();
    }

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CAS是项 乐观锁 技术，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。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，否则什么都不做。

CAS（乐观锁算法）的基本假设前提

CAS比较与交换的伪代码可以表示为：

do{   
       备份旧数据；  
       基于旧数据构造新数据；  
}while(!CAS( 内存地址，备份的旧数据，新数据 ))  

就是指当两者进行比较时，如果相等，则证明共享数据没有被修改，替换成新值，然后继续往下运行；如果不相等，说明共享数据已经被修改，放弃已经所做的操作，然后重新执行刚才的操作。容易看出 CAS 操作是基于共享数据不会被修改的假设，采用了类似于数据库的 commit-retry 的模式。当同步冲突出现的机会很少时，这种假设能带来较大的性能提升。