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如何使用Java中无锁技术

本篇内容介绍了“如何使用Java中无锁技术”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

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一、原子工具类

JDK 1.8 中，java.util.concurrent.atomic 包下类都是原子类，原子类都是基于 sun.misc.Unsafe  实现的。

  • CPU 为了解决并发问题，提供了 CAS 指令，全称 Compare And Swap，即比较并交互

  • CAS 指令需要 3 个参数，变量、比较值、新值。当变量的当前值与比较值相等时，才把变量更新为新值

  • CAS 是一条 CPU 指令，由 CPU 硬件级别上保证原子性

java.util.concurrent.atomic  包中的原子分为：原子性基本数据类型、原子性对象引用类型、原子性数组、原子性对象属性更新器和原子性累加器

原子性基本数据类型：AtomicBoolean、AtomicInteger、AtomicLong

原子性对象引用类型：AtomicReference、AtomicStampedReference、AtomicMarkableReference

原子性数组：AtomicIntegerArray、AtomicLongArray、AtomicReferenceArray

原子性对象属性更新：AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater、AtomicReferenceFieldUpdater

原子性累加器：DoubleAccumulator、DoubleAdder、LongAccumulator、LongAdder

修改我们之前测试原子性问题的类，使用 AtomicInteger 的简单例子

package constxiong.concurrency.a026;  import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;  /**  * 测试 原子类 AtomicInteger  *   * @author ConstXiong  */ public class TestAtomicInteger {   // 计数变量  static volatile AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  // 线程 1 给 count 加 10000  Thread t1 = new Thread(() -> {  for (int j = 0; j <10000; j++) {  count.incrementAndGet();  }  System.out.println("thread t1 count 加 10000 结束");  });   // 线程 2 给 count 加 10000  Thread t2 = new Thread(() -> {  for (int j = 0; j <10000; j++) {  count.incrementAndGet();  }  System.out.println("thread t2 count 加 10000 结束");  });   // 启动线程 1  t1.start();  // 启动线程 2  t2.start();   // 等待线程 1 执行完成  t1.join();  // 等待线程 2 执行完成  t2.join();   // 打印 count 变量  System.out.println(count.get());  }  }

打印结果如预期

thread t2 count 加 10000 结束 thread t1 count 加 10000 结束 20000

二、线程本地存储

  • java.lang.ThreadLocal 类用于线程本地化存储。

  • 线程本地化存储，就是为每一个线程创建一个变量，只有本线程可以在该变量中查看和修改值。

  • 典型的使用例子就是，spring 在处理数据库事务问题的时候，就用了 ThreadLocal 为每个线程存储了各自的数据库连接  Connection。

  • 使用 ThreadLocal 要注意，在不使用该变量的时候，一定要调用 remove() 方法移除变量，否则可能造成内存泄漏的问题。

示例

package constxiong.concurrency.a026;  /**  * 测试 原子类 AtomicInteger  *   * @author ConstXiong  */ public class TestThreadLocal {   // 线程本地存储变量  private static final ThreadLocal THREAD_LOCAL_NUM = new ThreadLocal() {  @Override  protected Integer initialValue() {//初始值  return 0;  }  };   public static void main(String[] args) {  for (int i = 0; i <3; i++) {// 启动三个线程  Thread t = new Thread() {  @Override  public void run() {  add10ByThreadLocal();  }  };  t.start();  }  }   /**  * 线程本地存储变量加 5  */  private static void add10ByThreadLocal() {  try {  for (int i = 0; i <5; i++) {  Integer n = THREAD_LOCAL_NUM.get();  n += 1;  THREAD_LOCAL_NUM.set(n);  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : ThreadLocal num=" + n);  }  } finally {  THREAD_LOCAL_NUM.remove();// 将变量移除  }  } }

每个线程最后一个值都打印到了 5

Thread-0 : ThreadLocal num=1 Thread-2 : ThreadLocal num=1 Thread-1 : ThreadLocal num=1 Thread-2 : ThreadLocal num=2 Thread-0 : ThreadLocal num=2 Thread-2 : ThreadLocal num=3 Thread-0 : ThreadLocal num=3 Thread-1 : ThreadLocal num=2 Thread-0 : ThreadLocal num=4 Thread-2 : ThreadLocal num=4 Thread-0 : ThreadLocal num=5 Thread-1 : ThreadLocal num=3 Thread-2 : ThreadLocal num=5 Thread-1 : ThreadLocal num=4 Thread-1 : ThreadLocal num=5

三、copy-on-write

根据英文名称可以看出，需要写时复制，体现的是一种延时策略。

Java 中的 copy-on-write 容器包括：CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet。

涉及到数组的全量复制，所以也比较耗内存，在写少的情况下使用比较适合。

简单的 CopyOnWriteArrayList 的示例，这里只是说明 CopyOnWriteArrayList  怎么用，并且是线程安全的。这个场景并不适合使用 CopyOnWriteArrayList，因为写多读少。

package constxiong.concurrency.a026;  import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Random; import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;  /**  * 测试 copy-on-write  * @author ConstXiong  */ public class TestCopyOnWrite {   private static final Random R = new Random();    private static CopyOnWriteArrayList cowList = new CopyOnWriteArrayList(); // private static ArrayList cowList = new ArrayList();    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  List threadList = new ArrayList();  //启动 1000 个线程，向 cowList 添加 5 个随机整数  for (int i = 0; i <1000; i++) {  Thread t = new Thread(() -> {  for (int j = 0; j <5; j++) {  //休眠 10 毫秒，让线程同时向 cowList 添加整数，引出并发问题  try {  Thread.sleep(10);  } catch (InterruptedException e) {  e.printStackTrace();  }  cowList.add(R.nextInt(100));  }  }) ;  t.start();  threadList.add(t);  }    for (Thread t : threadList) {  t.join();  }  System.out.println(cowList.size());  } }

打印结果

5000

如果把

private static CopyOnWriteArrayList cowList = new CopyOnWriteArrayList();

改为

private static ArrayList cowList = new ArrayList();

打印结果就是小于 5000 的整数了

“如何使用Java中无锁技术”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注创新互联网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！


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