web線程安全中的原子操作是什么

這篇文章主要介紹“web線程安全中的原子操作是什么”，在日常操作中，相信很多人在web線程安全中的原子操作是什么問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”web線程安全中的原子操作是什么”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

原子操作

原子性就是指該操作是不可再分的。不論是多核還是單核，具有原子性的量，同一時刻只能有一個線程來對它進行操作。 原子操作可以是一個步驟，也可以是多個步驟，但是其順序不可以被打亂，也不可以被切割而只執行其中的一部分（不可中斷性）。 將操作視作一個整體，資源在該次操作中保持一致，這是原子性的核心特征。

首先我們來看一個非原子操作的示例：

public class Counter {

  volatile int i = 0;

  public void increament() {
    i++;
  }
}

測試代碼：

public class CouterTest {

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    final Counter counter = new Counter();
    for (int i = 0; i < 6; i++) {
      new Thread(
              new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                  for (int j = 0; j < 10000; j++) {
                    counter.increament();
                  }
                  System.out.println("done...");
                }
              })
          .start();
    }
    Thread.sleep(6000L);
    System.out.println(counter.i);
  }
}

正確情況下以上測試代碼我們啟動了6個線程每個增加10000，結果輸出應該是60000，但實際結果卻是小于60000的，其原因就在于i++并不是原子的操作，通過反編譯我們可以知道它實際上在JVM運行時是4個指令。

那么如何才能讓以上代碼正確運行那？

1. 通過加鎖的形式，可以是synchronized加鎖，也可以是ReentrantLock加鎖. 這種方式是通過加鎖的方式使其變成串行的單線程操作，效果不是太高。

syncchronized 加鎖代碼示例：

public class Counter {

  volatile int i = 0;

  public synchronized void increament() {
    i++;
  }
}

ReentrantLock加鎖代碼示例:

public class Counter {

  volatile int i = 0;

  Lock lock = new ReentrantLock();

  public void increament() {
    lock.lock();
    i++;
    lock.unlock();
  }
}

2. 通過JDK提供的原子操作的API中的AtomicInteger，這種方式其底層是通過CAS操作，仍是使用多線程進行，所以效率會相對較高。

AtomicInteger代碼示例:

public class Counter {

  AtomicInteger i= new AtomicInteger();

  public void increament() {
    i.incrementAndGet();
  }
}

CAS（Compare and swap）

Compare and swap 比較和交換，屬于硬件同步原語，處理器提供了基本內存操作的原子性保證。 CAS 操作包含三個操作數--內存位置(V),預期原值(A)和新值(B)。 如果內存位置的值與預期原值相匹配，那么處理器會自動將該位置值交換成新值，如果不匹配，即內存位置的值了變化則不做交換。 Java中的sun.misc.Unsafe類提供了compareAndSwapInt和compareAndSwapLong等幾個方法實現CAS, 其代碼示例如下：

// JDK提供的原子操作API其原理基本如此
public class CounterUnsafe {

  volatile int i = 0;

  private static Unsafe unsafe = null;

  // i字段地址偏移量
  private static long valueOffset;

  static {
    //    unsafe = Unsafe.getUnsafe();  該方式并不可用
    try {
      Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
      field.setAccessible(true);
      unsafe = (Unsafe) field.get(null);

      Field fieldi = CounterUnsafe.class.getDeclaredField("i");
      // 獲取字段i的地址偏移量
      valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(fieldi);

    } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  public void increament() {
    for (; ; ) {
      int current = unsafe.getIntVolatile(this, valueOffset);
      // 如果成功則返回true，跳出循環，如果失敗返回false, 將進行自旋（就是for循環）
      if (unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, current, current + 1)) break;
    }
  }
}

到此，關于“web線程安全中的原子操作是什么”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！