通过实现网站访问计数器带你理解轻量级锁CAS原理，还学不会算我输！！！（上）

2021-10-09 10:53:32

一、实现网站访问计数器

1、线程不安全的做法

1.1、代码

package com.chentongwei.concurrency;
import static java.lang.Thread.sleep;
/**
 * @Description:
 * @Project concurrency
 */
public class TestCount {
    private static int count;
    public void incrCount() {
        count ++;
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestCount testCount = new TestCount();
        // 开启五个线程
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 每个线程都让count自增100
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    testCount.incrCount();
                }
            }).start();
        }
        sleep(2000);
        // 正确的情况下会输出500
        System.out.println(count);
    }
}

1.2、结果

并不一定是500，极大可能小于500。不固定。

1.3、分析

很明显上面那段程序是线程不安全的，为什么线程不安全？因为++操作其实是类似如下的两步骤，如下：

count ++;
||
// 获取count
int temp = count;
// 自增count
count = temp + 1;

很明显是先获取在自增，那么问题来了，我线程A和线程B都读取到了int temp = count;这一步，然后都进行了自增操作，其实这时候就错了因为这时候count丢了1，并发了。所以导致了线程不安全，结果小于等于500。

2、Synchronized保证线程安全

2.1、代码

package com.chentongwei.concurrency;
import static java.lang.Thread.sleep;
/**
 * @Description:
 * @Project concurrency
 */
public class TestCount {
    private static int count;
    public  void incrCount() {
        count ++;
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestCount testCount = new TestCount();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    synchronized (TestCount.class) {
                        testCount.incrCount();
                    }
                }
            }).start();
        }
        sleep(2000);
        System.out.println(count);
    }
}

2.2、结果

500

2.3、分析

没什么可分析的，我用了Java的内置锁Synchronized来保证了线程安全性。加了同步锁之后，count自增的操作变成了原子性操作，所以最终输出一定是500。众所周知性能不好，所以继续往下看替代方案。

3、原子类保证线程安全

3.1、代码

package com.chentongwei.concurrency;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import static java.lang.Thread.sleep;
/**
 * @Description:
 * @Project concurrency
 */
public class TestCount {
 
    // 原子类
    private static AtomicInteger count = new AtomicInteger();
    public  void incrCount() {
        count.getAndIncrement();
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestCount testCount = new TestCount();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    testCount.incrCount();
                }
            }).start();
        }
        sleep(2000);
        System.out.println(count);
    }
}

3.2、结果

500

3.3、分析

所谓原子操作类，指的是java.util.concurrent.atomic包下，一系列以Atomic开头的包装类。如AtomicBoolean，AtomicUInteger，AtomicLong。它们分别用于Boolean，Integer，Long类型的原子性操作。每个原子类内部都采取了CAS算法来保证的线程安全性。

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