现在的位置: 首页 > 综合 > 正文

高大尚的原子操作

2017年09月22日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5664字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭

  今天继续学习多线程，然后看到原子操作，然后实在是满头雾水。

  先看看原子操作百度的定义：

    一个操作是原子的(atomic)，如果这个操作所处的层(layer)的更高层不能发现其内部实现与结构。原子操作可以是一个步骤，也可以是多个操作步骤，但是其顺序是不可以被打乱，或者切割掉只执行部分。视作整体式原子性的核心。

  简介：

  在多进程（线程）访问资源时，能够确保所有其他的进程（线程）都不在同一时间内访问相同的资源。原子操作（atomic
operation）是不需要synchronized，这是Java多线程编程的老生常谈了。所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何
context switch （切换到另一个线程）。通常所说的原子操作包括对非long和double型的primitive进行赋值，以及返回这两者之外的primitive。之所以要把它们排除在外是因为它们都比较大，而JVM的设计规范又没有要求读操作和赋值操作必须是原子操作（JVM可以试着去这么作，但并不保证）。

    然后看一个例子：

      http://abc08010051.iteye.com/blog/2059783

     
在java并发包的一个子包中，提供了针对于基础类型的原子类型，熟悉并发的会知道，i++并不是一个原子操作，long longValue = 100l;也不是一个原子操作；那么java.util.concurrent.atomic包中是如何实现对基础类型数据的原子操作的呢？

  以AtomicLong类为例：

 

Java代码  收藏代码
  1. private volatile long value;  

 AtomicLong类有个成员变量value，声明为volatile的；也就是各个线程的共享变量，

   以getAndAdd方法来说明增加值是如何实现原子操作的：

Java代码  收藏代码
  1. public final long getAndAdd(long delta) {  
  2.     while (true) {  
  3.         long current = get();//获取线程中最新的value  
  4.         long next = current + delta;//获取修改后的期望值  
  5.         if (compareAndSet(current, next))//判断value值是否被修改，如果被修改在while循环中循环改过程，如果未被修改，返回修改后的值  
  6.             return current;  
  7.     }  
  8. }  
  9.   
  10. public final long getAndAdd(long delta) {  
  11.     while (true) {  
  12.         long current = get();  
  13.         long next = current + delta;  
  14.         if (compareAndSet(current, next))  
  15.             return current;  
  16.     }  
  17. }  

 上面这个方法的实现，就是一个CAS(lock-free)算法的一个实现，该算法在网上有很多详细的解释，大家可以详细的看一下！

然后看第二个例子：

http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/222541

所谓的原子量即操作变量的操作是“原子的”，该操作不可再分，因此是线程安全的。
 
为何要使用原子变量呢，原因是多个线程对单个变量操作也会引起一些问题。在Java5之前，可以通过volatile、synchronized关键字来解决并发访问的安全问题，但这样太麻烦。
Java5之后，专门提供了用来进行单变量多线程并发安全访问的工具包java.util.concurrent.atomic，其中的类也很简单。
 
下面给出一个反面例子（切勿模仿）：
import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; 

/** 

* Java线程：新特征-原子量 

* 

* @author leizhimin 2009-11-6 9:53:11 

*/ 
public class Test { 

        public static void main(String[] args) { 

                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); 

                Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000); 

                Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600); 

                Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700); 

                Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600); 

                Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300); 

                Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800); 

                //执行各个线程 

                pool.execute(t1); 

                pool.execute(t2); 

                pool.execute(t3); 

                pool.execute(t4); 

                pool.execute(t5); 

                pool.execute(t6); 

                //关闭线程池 

                pool.shutdown(); 

        } 

} 

class MyRunnable implements Runnable { 

        private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000);        //原子量，每个线程都可以自由操作 

        private String name;                //操作人 

        private int x;                            //操作数额 


        MyRunnable(String name, int x) { 

                this.name = name; 

                this.x = x; 

        } 


        public void run() { 

                System.out.println(name + "执行了" + x + "，当前余额：" + aLong.addAndGet(x)); 

        } 

}
 
运行结果：
李四执行了3600，当前余额：13600 

王五执行了2700，当前余额：16300 

老张执行了600，当前余额：16900 

老牛执行了1300，当前余额：18200 

胖子执行了800，当前余额：19000 

张三执行了2000，当前余额：21000 


Process finished with exit code 0
 
张三执行了2000，当前余额：12000 

王五执行了2700，当前余额：18300 

老张执行了600，当前余额：18900 

老牛执行了1300，当前余额：20200 

胖子执行了800，当前余额：21000 

李四执行了3600，当前余额：15600 


Process finished with exit code 0
 
张三执行了2000，当前余额：12000 

李四执行了3600，当前余额：15600 

老张执行了600，当前余额：18900 

老牛执行了1300，当前余额：20200 

胖子执行了800，当前余额：21000 

王五执行了2700，当前余额：18300 


Process finished with exit code 0
 
从运行结果可以看出，虽然使用了原子量，但是程序并发访问还是有问题，那究竟问题出在哪里了？
 
这里要注意的一点是，原子量虽然可以保证单个变量在某一个操作过程的安全，但无法保证你整个代码块，或者整个程序的安全性。因此，通常还应该使用锁等同步机制来控制整个程序的安全性。
 
下面是对这个错误修正：
import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
import java.util.concurrent.locks.Lock; 
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; 

/** 

* Java线程：新特征-原子量 

* 

* @author leizhimin 2009-11-6 9:53:11 

*/ 
public class Test { 

        public static void main(String[] args) { 

                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); 

                Lock lock = new ReentrantLock(false); 

                Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000,lock); 

                Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600,lock); 

                Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700,lock); 

                Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600,lock); 

                Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300,lock); 

                Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800,lock); 

                //执行各个线程 

                pool.execute(t1); 

                pool.execute(t2); 

                pool.execute(t3); 

                pool.execute(t4); 

                pool.execute(t5); 

                pool.execute(t6); 

                //关闭线程池 

                pool.shutdown(); 

        } 

} 

class MyRunnable implements Runnable { 

        private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000);        //原子量，每个线程都可以自由操作 

        private String name;                //操作人 

        private int x;                            //操作数额 

        private Lock lock; 


        MyRunnable(String name, int x,Lock lock) { 

                this.name = name; 

                this.x = x; 

                this.lock = lock; 

        } 


        public void run() { 

                lock.lock(); 

                System.out.println(name + "执行了" + x + "，当前余额：" + aLong.addAndGet(x)); 

                lock.unlock(); 

        } 

}
 
执行结果：
张三执行了2000，当前余额：12000 

王五执行了2700，当前余额：14700 

老张执行了600，当前余额：15300 

老牛执行了1300，当前余额：16600 

胖子执行了800，当前余额：17400 

李四执行了3600，当前余额：21000 


Process finished with exit code 0
 
这里使用了一个对象锁，来控制对并发代码的访问。不管运行多少次，执行次序如何，最终余额均为21000，这个结果是正确的。
有关原子量的用法很简单，关键是对原子量的认识，原子仅仅是保证变量操作的原子性，但整个程序还需要考虑线程安全的。

  现在先简单的认识一下吧，后面再系统深入的学习。

    

返回
【上篇】
【下篇】

作者:

抱歉!评论已关闭.

返回首页

Copyright © 2013-2018 学步园  保留所有权利.
软文销售 QQ客服：2265327166 点击这里给我发消息（其他合作也可洽谈）
必威体育
必威电竞