Java多线程之CAS算法实现线程安全

Java多线程之CAS算法实现线程安全攻略

什么是CAS算法

CAS是英文单词Compare And Swap的缩写。CAS算法是一种无锁算法，它通过三个操作数：内存地址、旧的预期值和新值，当且仅当预期值和内存地址值相同时，才会将内存地址值更新为新值。CAS算法属于乐观锁技术的一种，线程不会阻塞，而是采用一种自旋的方式去检查更新，直到成功为止。

CAS算法的实现原理

具体的实现原理如下：

首先，需要取到内存地址的值和旧值，比较两者是否相同。如果相同，则直接更新内存地址的值为新值，然后返回true，表示更新成功。

如果不相同，则返回false，表示更新失败。

代码示例：

public boolean compareAndSwap(int expect, int newValue) {
    // 读取内存地址的值作为当前值
    int curValue = memoryAddress.getValue();
    // 如果当前值等于期望值，就修改内存地址的值为新值
    if (curValue == expect) {
        memoryAddress.setValue(newValue);
        return true;
    } else {
        // 否则直接返回false
        return false;
    }
}

CAS算法的应用场景

CAS算法在并发编程中的应用非常广泛，主要是为了实现线程安全的操作。

比如Java中的AtomicInteger类、AtomicBoolean类、AtomicReference类等，都是基于CAS算法实现的。

下面，以AtomicInteger类为例，来说明CAS算法的应用场景。

private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

public int getCount() {
    return count.get();
}

public void increment() {
    // 采用CAS算法增加计数
    while (true) {
        int current = count.get();
        int next = current + 1;
        if (count.compareAndSet(current, next)) {
            break;
        }
    }
}

总结

CAS算法是解决并发编程问题的一种重要方式。它的工作原理是无锁、自旋，实现起来相对简单，但是需要注意线程安全问题，需要在编写程序时格外小心。在Java中的AtomicInteger类、AtomicBoolean类、AtomicReference类等常用工具类的底层实现中，都是基于CAS算法来实现的。