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实用指南：【javaEE】多线程进阶--CAS与原子类

news 2026/5/12 11:18:22

文章目录

CAS
- 定义与实现
- 应用
- - 原子类★
  - 自旋锁
- ABA问题
- ABA问题解决方案
总结

这里是@那我掉的头发算什么
刷到我，你的博客算是养成了

CAS

定义与实现

CAS: 全称Compare and swap，字⾯意思:”⽐较并交换“，⼀个 CAS 涉及到以下操作：
我们假设内存中的原数据V，旧的预期值A，需要修改的新值B。

⽐较 A 与 V 是否相等。（⽐较）
如果⽐较相等，将 B 写⼊ V。（交换）
返回操作是否成功。

伪代码：
在这里插入图片描述
逻辑：
函数参数：address是要操作的内存地址，expectedValue是 “预期内存里现在的值”（对应图里的 “寄存器的值”），swapValue是 “要换成的值”（对应 “另一个寄存器的值”）。
操作流程：先判断「内存地址里的实际值」和「预期值expectedValue」是否相等 → 相等的话，就把内存地址里的值换成swapValue，返回true；不相等就直接返回false。
原子性
图里强调 “CAS 是 CPU 的一条指令”—— 这意味着 “比较 + 交换” 这两步操作是原子性的（不会被其他线程打断）。
举个例子：如果两个线程同时对同一个内存地址做 CAS，CPU 会保证只有一个线程能完整完成 “比较 + 交换”，另一个线程的 CAS 会因为 “内存值已经被改了” 而失败，这样就避免了多线程的竞态问题。

应用

原子类★

在这里插入图片描述
在之前学习的过程中我们遇到过count++线程不安全问题，主要原因是自增操作不是原子的。我们通过加锁强制将这个操作改成原子的，但是加锁就难免效率会低一些。我们就可以通过CAS来实现count++，确保性能也能保证线程安全。只需要将count定义成内部实现了CAS的AtomicInteger即可。

其实不只是++操作，只要是涉及读取一个旧值，基于这个旧值处理，将新值写回内存的操作都会被封装成原子操作，也可以叫“读-改-写”操作。
简单说：只要是 “需要先读当前值，再基于这个值生成新值，最后写回去” 的逻辑，原子类都会把它做成 “不可打断的完整操作”。
比如：
“a = a + 5”（读 a→算 a+5→写 a）→ 原子类用addAndGet(5)封装；
“a = max (a, 10)”（读 a→比大小→写 a）→ 原子类用accumulateAndGet(10, Math::max)封装；
“a = 自定义逻辑 (a)”（读 a→执行自定义函数→写 a）→ 原子类用updateAndGet(自定义函数)封装。

package Thread11_21;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class demo36 {
private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Object locker = new Object();
Thread t1 = new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 5000; i++) {
//synchronized (locker){
count.getAndIncrement();
//}
}
System.out.println("t1结束");
});
Thread t2 = new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 5000; i++) {
//synchronized (locker){
count.getAndIncrement();
//}
}
System.out.println("t2结束");
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(count);
}
}

// count++;
//count.getAndIncrement();
// ++count;
// count.incrementAndGet();
// count += n;
// count.addAndGet(n);

而此处的getAndIncrement伪代码如下：
在实际业务中，例如此处的getAndIncrement操作，用循环来确保最终的业务操作能完成。

此处的oldValue相当于一个寄存器，存放着某一个线程操作开始时读取到的内存的值，也就是要处理的值。如果这个值被其他的线程修改了，此时CAS的结果会是false，oldValue会重新读取数据，重新操作一次。