java - 可以创建可以原子交换的 AtomicReference 吗？

Question

有什么方法可以实现一种引用类型，其值可以原子地与另一个交换？

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在 Java 中，我们有 AtomicReference，它可以与局部变量交换，但不能与另一个 AtomicReference 交换。

你可以这样做:

AtomicReference r1 = new AtomicReference("hello");
AtomicReference r2 = new AtomicReference("world");

并结合两个操作来交换它们:

r1.set(r2.getAndSet(r1.get()));

但这会使它们处于不一致的状态，两者都包含 "hello"。此外，即使您可以原子地交换它们，您仍然无法原子地(成对地)读取它们。

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我希望能够做的是:

PairableAtomicReference r1 = new PairableAtomicReference("hello");
PairableAtomicReference r2 = new PairableAtomicReference("world");
AtomicRefPair rp = new AtomicRefPair(r1, r2);

然后

Object[] oldVal, newVal;
do {
    oldVal = rp.get();
    newVal = new Object[] {oldVal[1], oldVal[0]};
} while (! rp.compareAndSet(oldVal, newVal));

交换值，在另一个线程中:

AtomicRefPair otherRP = new AtomicRefPair(r1, r2);
System.out.println(Arrays.toString(otherRP.get()));

并确保输出为 [hello, world] 或 [world, hello]。

注意事项:

• r1 和 r2 在此操作中配对，但另一个线程可能会独立配对，比如 r1 和另一个 r3(不幸的是，这意味着我不能使用 this solution 。)
• 将有数十万个这样的引用，因此全局 ReentrantLock 将成为主要瓶颈。
• rp 和otherRP 不一定在线程之间共享，因此简单地锁定它们是行不通的。他们可能是 interned ，但实习生池需要自己的同步，这将是另一个瓶颈。
• 我在这里只制作了 2 组引用文献，但是能够将 3 组或更多引用文献分组将是一个奖励。

是否可以实现AtomicRefPair 的无锁版本？我有预感它不是，但如果不是，那么也许某处有一篇文章解释了原因？

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相关:How do I atomically swap 2 ints in C#?

Answer 1

有一个不可变的类来保存这对。那是你的原子。交换对意味着替换原子。

更新:你的问题不是很清楚。但一般来说，对于由多个变量组成的并发系统，人们可能希望

1. 拍摄系统状态快照。快照一旦拍摄就不会改变。
2. 通过一次更改多个变量自动更新系统状态。可能需要在我的更新和之前的快照(我的计算所基于的快照)之间没有其他更新

如果不消耗太多资源，您可以直接在快照中为您的系统建模。