java - 当 set 在 Java 中已经是原子的时，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 中是原子和线程安全的时，我们什么时候使用 compareAndSet？

举例来说，我想自动设置一个变量，这样每个其他线程都可以看到它(但我希望以线程安全的方式设置变量)我可以简单地将它声明为 volatile AtomicBoolean 或 volatile AtomicInteger 并且应该好吗？我在哪些情况下需要使用 compareAndSet？

Answer 1

多线程环境中有两个重要的概念。

1. 原子性
2. 知名度

Volatile 解决了可见性问题，但它不处理原子性，例如我++。这里 i++ 不是单个机器指令，而是三个机器指令。

1. 复制值到注册
2. 增加它
3. 放回去

AtomicInteger, AtomicReference 是基于比较和交换指令。 CAS 有三个操作数，一个用于操作的内存位置 V，预期的旧值 A 和新值 B。CAS 以原子方式将 V 更新为新值 B，但前提是 V 中的值与预期的旧值 A 匹配；否则它什么都不做。在任何一种情况下，它都会返回当前在 V 中的值。JVM 在 AtomicInteger 和 AtomicReference 中使用它，并将该函数称为 compareAndSet() 如果底层处理器不支持此功能，则 JVM 通过自旋锁实现它。

设置是原子的(它并不总是正确的)但是比较然后设置不是原子的。因此，当您对此有要求时，例如当值是 X 然后只更改为 Y 所以要以原子方式执行此操作你需要这种原语 你可以使用 AtomicInteger 的 compareAndSet，AtomicReference 例如atomicLong.compareAndSet(长期望，长更新)

您实际上可以使用这些原语来开发强大的数据结构，例如并发堆栈。

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;
        }
    }
}