java代码实现CAS-编程知识

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系列文章目录

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第二章 CountDownLatch和Semaphone的应用
第三章 Spring Cloud 简介
第四章 Spring Cloud Netflix 之 Eureka
第五章 Spring Cloud Netflix 之 Ribbon
第六章 Spring Cloud 之 OpenFeign
第七章 Spring Cloud 之 GateWay
第八章 Spring Cloud Netflix 之 Hystrix
第九章代码管理gitlab 使用
第十章 SpringCloud Alibaba 之 Nacos discovery
第十一章 SpringCloud Alibaba 之 Nacos Config
第十二章 Spring Cloud Alibaba 之 Sentinel
第十三章 JWT
第十四章 RabbitMQ应用
第十五章 RabbitMQ 延迟队列
Java锁的分类
分布式锁框架-Redisson
CAS

前言

本章节介绍CAS概念、实现原理，并通过java代码实现CAS

1、CAS的概念

CAS的全称为：CompareAndSwap,直译为对比和交换。
CAS实际是普遍处理器都支持的一条指令，这条指令通过判断当前内存值V、旧的预期值A、即将更新的值B是否相等来对比并设置新值，从而实现变量的原子性。
Synchronized会线程阻塞称为悲观锁，CAS不会使线程阻塞称为乐观锁。悲观锁其他没有获取锁的线程是不会执行代码的，而乐观锁是可以使多个线程同时访问代码，可是会判断是否有更新决定是否重新执行。

2、CAS的实现原理

CAS的原理：通过三个参数，当前内存的变量值V、旧的预期值A、即将更新的值B。通过判断是V和A是否相等查看当前变量值是否被其他线程改变，如果相等则变量没有被其他线程更改，就把B值赋予V；如果不相等则做自旋操作。
举例：假设i的初始值为0，现两线程分别执行i++操作，看看CAS会如何执行：

1线程：A = 0,B = 1
2线程：A = 0,B = 1

此时两个线程的旧的期望值A、更新的B值都是一样的
假设1线程先执行，线程1从内存中拿到i的值V,此时V等于0，刚好和旧的期望值A相等，就把更新的值B赋值到内存i值V中。
2线程执行时，此时拿到内存的V值为1，和旧的预期值0不想等，则不做更新B的赋值操作，通过自旋把旧的预期值A=V，并再次确定CAS指令。
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JDK提供的原子操作类就是基于CAS来实现原子性，比如：AtomicInteger、AtomicIntegerArray、AtomicDouble、AtomicBoolean等

3、单JVM内锁CAS实现

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/**** @title AtomicExample* @desctption CAS* @author Kelvin* @create 2023/6/14 17:08**/
public class AtomicExample {private static Map<String, Boolean> map = new HashMap<>();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);//未加锁map.put("lock", true);for (int i = 0; i < 20; i++) {int finalI = i;executorService.submit(() -> {boolean isRotate = true;while (isRotate) {boolean vLock = map.get("lock");if( vLock ) {boolean aLock = map.get("lock");if( vLock == aLock ) {//执行业务逻辑//加锁map.put("lock", false);System.out.println( "执行业务逻辑, i: " + finalI);try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}isRotate = false;//释放锁map.put("lock", true);} else {System.out.println("自旋，重新获取锁！");continue;}}}});}Thread.sleep(20 * 1000);System.out.println("end");executorService.shutdown();}
}

3.1、效果

执行业务逻辑, i: 1
执行业务逻辑, i: 5
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 4
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 10
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 9
执行业务逻辑, i: 2
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 3
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 0
执行业务逻辑, i: 12
执行业务逻辑, i: 11
执行业务逻辑, i: 8
执行业务逻辑, i: 6
执行业务逻辑, i: 7
执行业务逻辑, i: 14
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 15
执行业务逻辑, i: 16
执行业务逻辑, i: 18
自旋，重新获取锁！
自旋，重新获取锁！
执行业务逻辑, i: 17
执行业务逻辑, i: 19
执行业务逻辑, i: 13
end