当set在Java中已经是原子时,为什么我们需要compareAndSet？

Question

因为Atomic意味着线程安全.当.set()本身在Java中是Atomic和线程安全时,我们何时使用compareAndSet？

比如说我想原子地设置一个变量,这样每个其他线程都可以看到它(但我希望变量以线程安全的方式设置)我可以简单地将它声明为易失性AtomicBoolean或volatile AtomicInteger,这应该是正确的？我需要使用compareAndSet的一些情况是什么？

Answer 1

在多线程环境中有两个重要的概念.

1. 原子
2. 能见度

Volatile解决了可见性问题,但它没有处理原子性,例如i ++.在这里,i ++不是一个单一的机器指令,而是三个机器指令.

1. 将值复制到注册
2. 增加它
3. 把它放回去

AtomicInteger,AtomicReference基于Compare和swap指令.CAS有三个操作数,一个操作的存储位置V,预期的旧值A和新值B.CAS原子地将V更新为新值B,但仅当V中的值与预期的旧值A匹配时; 否则它什么都不做.在任何一种情况下,它都返回当前在V中的值.这由JVM使用AtomicInteger,AtomicReference并且它们调用该函数,compareAndSet()好像底层处理器不支持此功能,然后JVM通过自旋锁实现它.

Set是原子的(它并不总是正确的)但是比较然后设置不是原子的.所以当你有这个要求时,例如当值是X然后只改为Y所以要原子地做这个你需要这种原语你可以使用compareAndSet AtomicInteger,AtomicReference例如atomicLong.compareAndSet(long expect, long update)

您实际上可以使用此原语来开发强大的数据结构,如并发堆栈.

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;

public class MyConcurrentStack<T> {

    private AtomicReference<Node> head = new AtomicReference<Node>();

    public MyConcurrentStack() {
    }

    public void push(T t) {
        if (t == null) {
            return;
        }
        Node<T> n = new Node<T>(t);
        Node<T> current;

        do {
            current = head.get();
            n.setNext(current);
        } while (!head.compareAndSet(current, n));
    }

    public T pop() {
        Node<T> currentHead = null;
        Node<T> futureHead = null;
        do {
            currentHead = head.get();
            if (currentHead == null) {
                return null;
            }
            futureHead = currentHead.next;
        } while (!head.compareAndSet(currentHead, futureHead));

        return currentHead.data;
    }

    /**
     *
     * @return null if no element present else return a element. it does not
     * remove the element from the stack.
     */
    public T peek() {
        Node<T> n = head.get();
        if (n == null) {
            return null;
        } else {
            return n.data;
        }
    }

    public boolean isEmpty() {
        if (head.get() == null) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    private static class Node<T> {

        private final T data;
        private Node<T> next;

        private Node(T data) {
            this.data = data;
        }

        private void setNext(Node next) {
            this.next = next;
        }
    }
}