• JAVA中的乐观锁和悲观锁的概念
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乐观锁和悲观锁

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。

性能对比:
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。

CAS原理

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。

CAS缺点:

CPU开销较大,多线程反复尝试更新某一个变量的时候容易出现;
不能保证代码块的原子性,只能保证变量的原子性操作;
ABA问题。
CAS机制:

AtomicInteger当中常用的自增方法 incrementAndGet:

public final int incrementAndGet() {
 for (;;) {
 int current = get();
 int next = current + 1;
 if (compareAndSet(current, next))
 return next;
     }
 }
 private volatile int value;
 public final int get() {
 return value;
 }
 CAS的自旋。循环体当中做了三件事:
 1.获取当前值。
 2.当前值+1,计算出目标值。
 3.进行CAS操作,如果成功则跳出循环,如果失败则重复上述步骤。

ABA问题以及解决方案:

因为CAS需要在操作值的时候检查下值有没有发生变化,如果没有发生变化则更新,但是如果一个值原来是A,变成了B,又变成了A,那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有发生变化,但是实际上却变化了。ABA问题的解决思路就是使用版本号。在变量前面追加上版本号,每次变量更新的时候把版本号加一,那么A-B-A 就会变成1A-2B-3A。 从Java1.5开始JDK的atomic包里提供了一个类AtomicStampedReference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法作用是首先检查当前引用是否等于预期引用,并且当前标志是否等于预期标志,如果全部相等,则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

import java.util.concurrent.TimeUnit;
 import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
 import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;
 public class ABA {
         private static AtomicInteger atomicInt = new AtomicInteger(100);
        private static AtomicStampedReference atomicStampedRef = new AtomicStampedReference(100, 0);
         public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
                 Thread intT1 = new Thread(new Runnable() {
                         @Override
                         public void run() {
                                 atomicInt.compareAndSet(100, 101);
                                 atomicInt.compareAndSet(101, 100);
                         }
                 });
                 Thread intT2 = new Thread(new Runnable() {
                         @Override
                         public void run() {
                                 try {
                                         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                                 } catch (InterruptedException e) {
                                 }
                                 boolean c3 = atomicInt.compareAndSet(100, 101);
                                 System.out.println(c3); // true
                         }
                 });
                 intT1.start();
                 intT2.start();
                 intT1.join();
                 intT2.join();
                 Thread refT1 = new Thread(new Runnable() {
                         @Override
                         public void run() {
                                 try {
                                         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                                 } catch (InterruptedException e) {
                                 }
                                 atomicStampedRef.compareAndSet(100, 101, atomicStampedRef.getStamp(), atomicStampedRef.getStamp() + 1);
                                 atomicStampedRef.compareAndSet(101, 100, atomicStampedRef.getStamp(), atomicStampedRef.getStamp() + 1);
                         }
                 });
                 Thread refT2 = new Thread(new Runnable() {
                         @Override
                         public void run() {
                                 int stamp = atomicStampedRef.getStamp();
                                 try {
                                         TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                                 } catch (InterruptedException e) {
                                 }
                                 boolean c3 = atomicStampedRef.compareAndSet(100, 101, stamp, stamp + 1);
                                 System.out.println(c3); // false
                         }
                 });
                 refT1.start();
                 refT2.start();
         }
 }

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