Java 乐观锁的介绍以及对compareAndSet方法的使用及理解（以AtomicBoolean为例）

2022-01-14 12:02:15 阅读：210 来源： 互联网

标签：false 为例 atomicBoolean true System println Java AtomicBoolean out

1.乐观锁是什么

乐观锁可以理解为生活中乐观的人，这种人总是想着事情会往好的方向发展。与其对应的是悲观锁，同理悲观锁对应生活中悲观的人，他们总是认为事情会往坏的方向发展。两种锁没有绝对的好坏之分。他们的好坏取决于应用场景。

正如文章开头说的那样，乐观锁总是假设最好的情况，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁。但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，如果没有人更新这个数据的话，就会使用原子操作去更新自己的修改，否则就不执行任何操作。这个过程可以使用两种方式实现。即版本号机制和CAS算法（compare and swap 比较与交换）。

1. 版本号机制
因为本节的重点是讲Java的乐观锁，而java的原子变量类（java.util.concurrent.atomic)是使用CAS算法实现的，所以版本号机制咱们仅作介绍，需要深入理解的可以自行查找资料哦。
版本号机制一般用于数据库，在数据库表中加一个数据版本version字段表示数据被修改的次数，当数据被修改时，version值会加一。当线程A想要更新数据值时，在读取数据的同时也会去读取version值，在提交更新时，若刚才读取的version值与当前数据库中的version值相等，则提交跟新自己的
2. CAS算法
CAS即Compare And Swap（比较与交换），是一种无锁算法，即在不使用锁的情况下实现多线程之间变量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non- blocking Synchronization），CAS的执行过程如下图所示：

在这里插入图片描述当且仅当V的值和新值N相等时，CAS通过原子操作的方式用计算结果值A来更新V的值，否则不会执行任何操作。一般情况下是自旋操作，也就是不断的重试

3. 乐观锁的缺点

（1） ABA问题
即如果一个变量V初次读取时值是A，并且在准备赋值时检查它的值仍然是A，那能说明它的值没有被其他线程修改过吗？显然不能。因为可能在准备赋值前，V的值被其他线程修改成了其他值B，然后又修改成了A，那么CAS操作就会误认为它从来没有被修改过，这个就是CAS操作的**“ABA”问题**

（2）循环时间长开销大
自旋CAS，不成功就会一直循环执行直到成功，如果长时间不成功，会给CPU带来很大的开销

（3）只能保证一个共享变量的原子操作
CAS只对单个共享变量有效，当操作涉及到多个共享变量时CAS无效。但在JDK1.5开始，提供了AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性，可以把多个变量放在一个对象里进行CAS操作。所以可以使用锁或者是利用AtomicReference类把多个共享变量合并成一个共享变量来操作

3.乐观锁使用场景

CAS适用于线程冲突较少的情景，一般在写操作比较少，读操作比较多的情况下推荐使用

Demo理解CompareAndSet()方法

    public static void main(String[] args) {
        AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(false);
        System.out.println("=====================================");
        System.out.println("result==>"+atomicBoolean.compareAndSet(true,false));
        System.out.println("current value: " + atomicBoolean.get());//false

        System.out.println("=====================================");
        System.out.println("result1==>"+atomicBoolean.compareAndSet(true,true));
        System.out.println("current1 value: " + atomicBoolean.get());//false

        System.out.println("=====================================");
        System.out.println("result2==>"+atomicBoolean.compareAndSet(false,false));
        System.out.println("current2 value: " + atomicBoolean.get());//false

        System.out.println("=====================================");
        System.out.println("result3==>"+atomicBoolean.compareAndSet(false,true));
        System.out.println("current3 value: " + atomicBoolean.get());//true
        System.out.println("=====================================");

        System.out.println("=====================================");
        System.out.println("result4==>"+atomicBoolean.compareAndSet(true,false));
        System.out.println("current4 value: " + atomicBoolean.get());//false
        System.out.println("=====================================");

    }

需要注意的是compareAndSet()方法返回的是操作的结果，操作成功或者是失败，如：

方法的说明如下：

/**
     * Atomically sets the value to the given updated value
     * if the current value {@code ==} the expected value.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return {@code true} if successful. False return indicates that
     * the actual value was not equal to the expected value.
     */
    public final boolean compareAndSet(boolean expect, boolean update) {
        return U.compareAndSwapInt(this, VALUE,
                                   (expect ? 1 : 0),
                                   (update ? 1 : 0));
    }

 AtomicBoolean atomicBoolean
  = new AtomicBoolean(false);
atomicBoolean.compareAndSet(true,false)

这段代码，读出的初始值是false，但是第一个参数的值代表期待的值（expect),只有当这个expect值和当前从内存中读出的值相等时，才会用新值（update）去更新当前内存中的值，返回操作成功的结果为true，否则返回false，表示操作不成功。所以上面的代码会返回false，内存中现在的值不变（因为没有更新成功），还是false

 AtomicBoolean atomicBoolean
  = new AtomicBoolean(true);
atomicBoolean.compareAndSet(true,false)

再看这段代码，从内存中读出的初始值为true，expect的值也为true，此时就可以用update的值（false）更新现在内存中的值，返回true表示操作成功。所以上面这段代码会返回true，内存中的值为false，因为更新成功了

标签：false,为例,atomicBoolean,true,System,println,Java,AtomicBoolean,out
来源： https://blog.csdn.net/zxj2589/article/details/122475311

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Demo理解CompareAndSet()方法