线程安全之原子性问题

原子性问题说明：

1. i++ 的原子性问题：i++ 的操作实际上分为三个步骤“读–改--写”

      int i = 10;
      i = i++; //10
   
      int temp = i;
      i = i + 1;
      i = temp;
   

2. 原子变量：在 java.util.concurrent.atomic 包下提供了一些原子变量。

• AtomicBoolean
  AtomicInteger
  AtomicIntegerArray
  AtomicIntegerFieldUpdater
  AtomicLong
  AtomicLongArray
  AtomicLongFieldUpdater
  AtomicMarkableReference
  AtomicReference
  AtomicReferenceArray
  AtomicReferenceFieldUpdater
  AtomicStampedReference

4. 保证原子性方式：
   1. volatile 保证内存可见性
   2. CAS（Compare-And-Swap） 算法保证数据变量的原子性
   CAS 算法是硬件对于并发操作的支持
   CAS 包含了三个操作数：
   ①内存值 V
   ②预估值 A
   ③更新值 B
   当且仅当 V == A 时， V = B; 否则，不会执行任何操作。（注意区分判断和赋值）

• CAS算法屏弃了synchronize处理多线程中没有获得锁导致线程放弃执行权的方法，因此高效。

/*
 * 模拟 CAS 算法
 */
class TestCompareAndSwap {
    public static void main(String[] args) {
        final CompareAndSwap cas = new CompareAndSwap();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    int expectedValue = cas.get();
                    boolean b = cas.compareAndSet(expectedValue, (int) (Math.random() * 101));
                    System.out.println(b);
                }
            }).start();
        }
    }
}

class CompareAndSwap {
    private int value;
    //获取内存值
    public synchronized int get() {
        return value;
    }
    //比较
    public synchronized int compareAndSwap(int expectedValue, int newValue) {
        int oldValue = value;

        if (oldValue == expectedValue) {
            this.value = newValue;
        }

        return oldValue;
    }

    //设置
    public synchronized boolean compareAndSet(int expectedValue, int newValue) {
        return expectedValue == compareAndSwap(expectedValue, newValue);
    }
}