1.2.2 线程安全之原子操作

竞态条件与临界区

共享资源

不可变对象

原子操作定义

• 原子操作可以是一个步骤，也可以是多个操作步骤，但是其顺序不可以被打乱，也不可以被切割而只执行其中的一部分（不可中断性）。
• 将整个操作视作一个整体，资源在该次操作中保持一致，这是原子性的核心特征。

CAS机制

	volatile int value = 0;

    static Unsafe unsafe; // 直接操作内存，修改对象，数组内存....强大的API
    private static long valueOffset;

    static {
        try {
            // 反射技术获取unsafe值
            Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            field.setAccessible(true);
            unsafe = (Unsafe) field.get(null);

            // 获取到 value 属性偏移量（用于定于value属性在内存中的具体地址）
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(LockDemo1.class
                    .getDeclaredField("value"));

        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    public void add() {
        // TODO xx00
        // i++;// JAVA 层面三个步骤
        // CAS + 循环 重试
        int current;
        do {
            // 操作耗时的话， 那么 线程就会占用大量的CPU执行时间
            current = unsafe.getIntVolatile(this, valueOffset);
        } while (!unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, current, current + 1));
        // （可能会失败）CAS命令，如果current值发生变化，则操作失败
    }
复制代码

• 有兴趣的童鞋可以了解下Unsafe的源码，类似于直接操作内存的方法。JVM调用系统本地方法操作数据，保证只有一个线程可以访问到本地方法操作，实现原子操作。

J.U.C包内的原子操作封装类

• java.until.concurrent线程工具类（J.U.C）

CAS的三个问题

• JAVA提供了ABA的解决办法：原子更新带有版本号的引用类型。CAS在比对是不仅比对值，还会比对版本号。
• Atomic原子操作封装类，将i++分成了几步（读取值，更新值，赋值），使用了底层的CAS机制，并且不仅仅存了值，还存了时间戳版本号。