黑马程序员-java5原子性操作类的应用

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1、Java.util.concurrent.atomic

列如:AtomicInteger,多个线程要对共享变量count进行操作(改变值得操作,+-),这个count就可以定义为AtomicInteger类型,在这个类里面有addAndGet(int delta)实现对count的加减操作,decrementAndGet()实现对count1操作,incrementAndGet()实现对count减一。

 还有AtomicIntegerArray,addAndGet(int i,int delta)以原子方式将给定值与索引i的元素相加,还有incrementAndGet(i),decrementAndGet(i)等。、

AtomicIntegerFieldupdater<T>

 

 

2、线程池

线程池与Executors类的应用

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolDemo {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
		for (int j = 0; j < 10; j++) {
			final int task = j;
			es.execute(new Runnable() {

				@Override
				public void run() {
					// TODO Auto-generated method stub
					for (int i = 0; i < 10; i++) {
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()
								+ "loop of" + i + "for the task" + task);
					}
				}

			});
		}

	}
}

还可以预定执行任务:

ScheduledExecutorService ses = Executors.newScheduledThreadPool(3);
		ses.schedule(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				// TODO Auto-generated method stub
				System.out.println("boming");
			}
		}, 2, TimeUnit.SECONDS);

还可以每个多长时间,执行一次任务:

ses.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				// TODO Auto-generated method stub
				System.out.println("bombing");
			}
		}, 5, 2, TimeUnit.SECONDS);

小结:

使用线程池时应该做的事情:

1、调用Execrtors类中的静态方法newCacheThreadPoolnewFixedThreadPool

2、调用submit提交RunnableCallable对象(会返还一个Future对象)

3、如果想要取消一个任务,就要保存好返回的Future对象

4、当不再提交任何任务时,调用shutdown

 

如果交给线程池运行的线程需要返回结果,给线程池添加任务时,用submit,如果不需要返回结果,就用execute方法

 


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<think>好的,我现在需要详细解释JVM中的CAS机制、原子以及它们的使用场景。首先,用户提到了CAS机制和原子,这两个都是并发编程中的关键概念。我应该从基础开始,逐步展开,确保结构清晰,同时符合用户给出的格式要求。 首先,CAS(Compare And Swap)机制是JVM中用于实现无锁并发操作的一种技术。我需要解释它的工作原理,包括比较和交换的步骤。这里需要提到CAS涉及到的三个操作数:内存地址、期望值和新值。当内存地址的值与期望值匹配时,才会更新为新值,否则不进行操作。这部分需要结合例子来说明,比如AtomicInteger的incrementAndGet方法是如何利用CAS实现的。 接下来是CAS的优缺点。优点包括减少线程阻塞,提高并发性能;缺点则是ABA问题、循环时间长带来的开销以及只能保证单个变量的原子性。需要引用用户提供的引用[3]中的ABA问题,说明这种情况可能带来的风险,比如在并发环境下,一个值从A变成B又变回A,CAS会误认为没有变化。这时候可能需要使用版本号或者AtomicStampedReference来解决。 然后是原子部分。Javajava.util.concurrent.atomic包提供了多种原子,比如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。需要分别介绍这些的用途,并举例说明它们的使用方法。例如,AtomicInteger的getAndIncrement方法是线程安全的,无需加锁。这里可以结合用户提到的引用[1],说明JVM如何通过本地方法(native方法)实现这些原子操作,底层可能依赖C/C++或硬件指令。 使用场景方面,需要明确在哪些情况下适合使用CAS和原子。例如,计数器、状态标志的更新、构建无锁数据结构等。同时,要指出不适合的场景,比如涉及多个共享变量的复杂操作,这时候可能需要使用锁或其他同步机制。 最后,生成相关问题,确保问题覆盖了用户可能感兴趣的扩展内容,比如CAS的ABA问题解决方案、原子与synchronized的比较、在分布式系统中的应用等。这些问题需要与之前的讲解内容相关联,帮助用户进一步学习。 需要特别注意格式要求:行内数学公式用$...$,独立公式用$$...$$,但当前内容可能不涉及数学公式,所以这部分可能不需要。但如果有相关公式,比如涉及到算法的时间复杂度,可能需要用LaTeX表示。不过根据用户的问题,可能暂时不需要数学表达式,但需要保持中文回答,正确引用标记,如[^3]对应引用中的CAS ABA问题。 总结步骤: 1. 解释CAS机制原理,优缺点,引用相关引用。 2. 介绍原子的种和用法,结合引用[1]中的native方法说明。 3. 分析使用场景,适合和不适用的案例。 4. 生成相关问题,覆盖机制、问题、比较和应用扩展。 需要确保语言简洁,结构清晰,分点说明,避免技术术语过于晦涩,让不同层次的读者都能理解。同时检查引用是否正确对应,比如引用[3]对应ABA问题,引用[1]对应native方法的实现。</think>### JVM中的CAS机制与原子详解 #### 一、CAS机制原理 CAS(Compare And Swap)是一种无锁并发控制技术,通过**比较并交换**实现线程安全操作。其核心步骤如下: 1. 读取内存地址的当前值$V$。 2. 比较$V$与期望值$A$。 3. 若相等,将内存值更新为新值$B$;否则不操作并重试。 示例:`AtomicInteger`的`incrementAndGet()`方法通过循环CAS实现原子递增: ```java public final int incrementAndGet() { for (;;) { int current = get(); int next = current + 1; if (compareAndSet(current, next)) return next; } } ``` #### 二、CAS的优缺点 - **优点**:避免线程阻塞,提升并发性能。 - **缺点**: 1. **ABA问题**:值从$A→B→A$的变化可能导致CAS误判(可通过`AtomicStampedReference`添加版本号解决)。 2. **循环开销**:高竞争下频繁重试可能降低性能。 3. **单变量限制**:仅支持单个变量的原子操作。 #### 三、原子的分与使用 Java提供`java.util.concurrent.atomic`包,包含以下原子: 1. **基本型**: - `AtomicInteger`:原子整型操作- `AtomicLong`:原子长整型操作2. **引用型**: - `AtomicReference`:原子更新对象引用。 - `AtomicStampedReference`:带版本号的引用,解决ABA问题[^3]。 3. **数组型**: - `AtomicIntegerArray`:原子整型数组操作。 示例:使用`AtomicInteger`实现计数器: ```java AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); counter.incrementAndGet(); // 线程安全递增 ``` #### 四、使用场景 1. **适用场景**: - **计数器**:如统计请求次数。 - **状态标志**:如线程启停控制。 - **无锁数据结构**:如`ConcurrentLinkedQueue`(基于CAS的无锁队列)。 2. **不适用场景**: - **多变量原子操作**:需使用锁或`AtomicReference`封装。 - **复杂业务逻辑**:高竞争时可能导致性能下降。 #### 五、底层实现 原子的CAS操作依赖JVM通过**native方法**调用底层CPU指令(如x86的`CMPXCHG`)实现[^1]。例如,`compareAndSet()`方法在JVM内部通过C/C++代码直接操作内存。 ---
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