java 对象锁示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Testing {
    
    private List<String> list = new ArrayList<String>();

    public class cThread extends Thread{
        public void run(){
            while(true){
                synchronized (list){
                    System.out.println("thread on "+System.currentTimeMillis());
                    for(String str : list){
                        try {
                            sleep(500);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            // TODO Auto-generated catch block
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(str);
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    public void testing(){
        new cThread().start();
        for(int i=0;i<10;i++){
            synchronized (list){
                System.out.println("add "+i+" on "+System.currentTimeMillis());
                list.add(i+"");
            }
            
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] argv){
        new Testing().testing();
        
    }

}

### Java 中 CAS 示例代码与实现机制 #### 1. 自旋 (Spin Lock) 基于 CAS 的实现 以下是基于 `java.util.concurrent.atomic.AtomicReference` 类的一个简单自旋实现: ```java import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference; public class SpinLock { private final AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<>(); public void lock() { Thread current = Thread.currentThread(); // 使用 CAS 尝试获取 while (!owner.compareAndSet(null, current)) { // 如果失败,则继续自旋等待 } } public void unlock() { Thread current = Thread.currentThread(); // 确保释放的是当前线程持有的 if (!owner.compareAndSet(current, null)) { throw new IllegalMonitorStateException("Calling thread has not held the lock"); } } } ``` 上述代码展示了如何利用 CAS 来实现一个简单的自旋。当线程试图获取时,会通过 `compareAndSet` 方法检查是否有其他线程已经持有了[^1]。 --- #### 2. CAS 在 Java 并发包中的应用实例 Java 提供了许多内置工具类来简化开发者的工作,这些工具大多依赖于 CAS 操作。例如,`AtomicInteger` 是一种典型的基于 CAS 的无数据结构。 以下是一个使用 `AtomicInteger` 进行原子计数器的操作示例: ```java import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class AtomicIntegerExample { private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); public static int incrementAndGet() { return counter.incrementAndGet(); // 利用 CAS 实现线程安全的递增操作 } public static int get() { return counter.get(); // 获取当前值 } } ``` 在这个例子中,`incrementAndGet()` 方法内部实际上是通过循环调用底层的 `Unsafe` 类完成 CAS 操作,直到成功为止[^3]。 --- #### 3. 解决 ABA 问题的方法 —— 使用版本号标记 虽然 CAS 能够有效解决竞态条件并提高并发性能,但它存在著名的 **ABA 问题**。即,在某些情况下,共享变量可能从状态 A 变成 B 后再回到 A,这会让 CAS 认为没有任何变化发生,但实际上中间发生了修改。 为了克服这一缺陷,可以引入带有版本号或时间戳的数据结构。例如,`AtomicStampedReference` 或者 `AtomicMarkableReference` 都提供了额外的信息用于区分相同值的不同状态。 下面是一个使用 `AtomicStampedReference` 的示例: ```java import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference; public class ABADemo { private static AtomicStampedReference<Integer> ref = new AtomicStampedReference<>(100, 0); // 初始化值为 100,初始版本号为 0 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { int[] stampHolder = {ref.getStamp()}; // 线程 T1 修改值两次 new Thread(() -> { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": Trying to change value..."); boolean success = ref.compareAndSet( 100, 101, stampHolder[0], stampHolder[0] + 1); if (success) { stampHolder[0]++; success = ref.compareAndSet( 101, 100, stampHolder[0], stampHolder[0] + 1); if (success) { stampHolder[0]++; } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }).start(); Thread.sleep(1000L); // 主线程稍作延迟 // 线程 T2 尝试验证是否存在 ABA 问题 Integer expectedValue = 100; int expectedStamp = ref.getStamp(); boolean result = ref.compareAndSet(expectedValue, 102, expectedStamp, expectedStamp + 1); System.out.println("Compare and Set Result: " + result); } } ``` 此程序演示了如何借助版本号防止误判的情况。即使目标对象恢复到原始值,只要其对应的版本号发生变化,就可以检测出潜在的风险[^4]。 --- #### 4. 总结 - CAS 是一种高效的非阻塞算法,广泛应用于多线程环境下的同步控制。 - 它能够显著减少因传统互斥带来的上下文切换成本,但在极端条件下也可能引发 CPU 占用率过高或者 ABA 问题等问题。 - 开发人员应根据实际需求权衡选用合适的解决方案,并注意规避可能出现的各种异常状况。 ---
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