java高并发程序设计学习笔记四无锁

1、无锁类的原理详解

1.1 CAS

CAS算法：含3个参数CAS(V,E,N)。V表示要更新的变量，E表示预期值，N表示新值。

仅当V值等于E值时，才会将V的值设为N。如果V值和E值不同，则说明已经有其他线程做了更新，则当前线程什么

都不做。最后，CAS返回当前V的真实值。

CAS操作是抱着乐观的态度进行的，它总是认为自己可以成功完成操作。

当多个线程同时使用CAS操作一个变量时，只有一个会胜出并更新。失败的线程不会被挂起，仅是被告知失败，允许再次尝试，

当然也允许失败的线程放弃操作。基于这样的原理，CAS操作即时没有锁，也可以发现其他线程对当前线程的干扰，并进行恰当的处理。



1.2 CPU指令

底层使用CPU指令实现

2、无锁类的使用

2.1 AtomicInteger

Number

public final int get() //取得当前值
public final void set(int newValue) //设置当前值
public final int getAndSet(int newValue) //设置新值，并返回旧值

public final boolean compareAndSet(int expect, int u)

//如果当前值为expect，则设置为u

public final int getAndIncrement() //当前值加1，返回旧值
public final int getAndDecrement() //当前值减1，返回旧值
public final int getAndAdd(int delta) //当前值增加delta，返回旧值
public final int incrementAndGet() //当前值加1，返回新值
public final int decrementAndGet() //当前值减1，返回新值
public final int addAndGet(int delta) //当前值增加delta，返回新值

2.2 Unsafe

非安全的操作，

比如：根据偏移量设置值；

park()；

底层的CAS操作；

非公开API，在不同版本的JDK中，可能有较大差异；

主要接口：
//获得给定对象偏移量上的int值
public native int getInt(Object o, long
offset);

//设置给定对象偏移量上的int值
public native void putInt(Object o, long offset, int x);

//获得字段在对象中的偏移量
public native long objectFieldOffset(Field f);

//设置给定对象的int值，使用volatile语义
public native void putIntVolatile(Object o, long offset, int x);

//获得给定对象对象的int值，使用volatile语义
public native int getIntVolatile(Object o, long offset);

//和putIntVolatile()一样，但是它要求被操作字段就是volatile类型的
public native void putOrderedInt(Object o, long offset, int x);

2.3 AtomicReference

对引用进行修改；是一个模板类，抽象化了数据类型；

主要接口：

get()

set(V)

compareAndSet()

getAndSet(V)

2.4 AtomicStampedReference

可解决ABA问题 （金融交易，数字敏感的问题）；

主要接口：

//比较设置 参数依次为：期望值写入新值期望时间戳
新时间戳
public boolean compareAndSet(V expectedReference,V newReference,int expectedStamp,int newStamp)

//获得当前对象引用
public V getReference()

//获得当前时间戳
public int getStamp()

//设置当前对象引用和时间戳
public void set(V newReference, int newStamp)

2.5 AtomicIntegerArray

支持无锁的数组；

比AtomicInteger多传入一个下标，维护数组操作；

2.6 AtomicIntegerFieldUpdater

让普通变量也享受原子操作；

尽量少的修改已有的变量；

3、无锁算法详解

3.1 无锁的Vector实现

LockFreeVector：

相对于有所的Vector，相率低，使用synchronized加锁；

LockFreeVector内部使用AtomicReferenceArray 实现，多个 <AtomicReferenceArray >buckets 实现；