JUC-09-单例模式+ABA问题

本文深入探讨了CAS(Compare and Swap)的工作原理及其在并发控制中的应用,详细解析了CAS循环耗时、原子性限制等问题,并针对ABA问题提出了原子引用及带版本号的原子引用解决方案。

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单例模式

单例模式学习

深入理解CAS

package com.bjw.CAS;

import com.bjw.pc.A;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASDemo {
    //CAS compareAndSet比较并交换
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2020);

        //期望、更新
        //public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
        //如果我希望的值达到了,就更新否则就不更新,CAS 是CPU的并发原语
        atomicInteger.compareAndSet(2020, 2021);
        System.out.println(atomicInteger.get());

    }
}

unsafe

在这里插入图片描述
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CAS:比较当前工作内存中的值和主内存的值,如果这个值是期望的,那么则执行操作!如果不是就一直循环!

缺点
1、循环会耗时
2、一次性只能保证一个共享变量的原子性

CAS:ABA问题(狸猫换太子)

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

原子引用

首先先来了解这是干什么的,是为了解决ABA问题,ABA问题又是什么问题呢?看下面解释。
ABA问题用俗话来说,也就是狸猫换太子的问题,在多个线程运行下,上一个线程执行完将值返回给主存的时候,被另外一个线程更改回了原先的数据,导致下一个线程不知道线程被更改的问题!

解决ABA问题,引入原子引用!对应的思想就是乐观锁

package com.liu.cas;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class CASDemo01 {
    //cas:compareAndSet:比较并交换
    public static void main(String[] args) {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(2022); //底层用的cas
        //public final boolean compareAndSet(int expect, int update)
        //如果期望的值达到了就更新,否则不更新,CAS是CPU的并发原语!

        //对于写的sql:利用乐观锁解决问题:要知道谁动了线程!
        //=======捣乱的线程=========
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2022, 2023));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2023, 2022));
        System.out.println(atomicInteger.get());

        //=======捣乱的线程=========
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2022, 6666));
        System.out.println(atomicInteger.get());
    }

}

利用带版本号的原子引用解决ABA问题:知道谁动了线程,修改了数据,AtomicStampedReference() 带时间戳的,对应的思想是乐观锁

避坑:

Integer使用了对象缓存机制,默认范围是-128-127,推荐使用静态工厂方法valueOf获取对象实例,而不是new,因为valueOf使用缓存,而new一定会创建新的对象分配新的内存空间,超过这个区间的所有数据都会在堆上产生,不会复用对象

package com.liu.cas;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;

public class CASDemo02 {

    public static void main(String[] args) {
        //注意:如果泛型是包装类,注意对象的引用问题,因为是对象缓存机制,超过一定访问再new的话会新分配空间地址
        //正常在业务操作,这里引用的都是一个对象
        AtomicStampedReference<Integer> atomicInteger = new AtomicStampedReference<>(1, 1);

        new Thread(()->{
            int stamp = atomicInteger.getStamp();//获得版本号
            System.out.println("a1=>"+stamp);

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //下面这一段代码跟乐观锁里面的version+1版本号操作一样
            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(1, 2,
                    atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1));

            System.out.println("a2=>"+atomicInteger.getStamp());

            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(2, 1,
                    atomicInteger.getStamp(), atomicInteger.getStamp() + 1));

            System.out.println("a3=>"+atomicInteger.getStamp());
        },"a").start();

        //与乐观锁的原理相同,由于中间修改过了线程,导致正常的线程不能修改,返回false
        new Thread(()->{
            int stamp = atomicInteger.getStamp();//版本号获取
            System.out.println("b1=>"+stamp);

            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(1, 6, stamp, stamp + 1));

            System.out.println("b2=>"+atomicInteger.getStamp());
        },"b").start();
    }
}

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