java - 比较并设置Java操作

Question

我正在研究Java中的多线程。
我有一个类

public class CASCount<T> {
    private final AtomicReference<Integer> count = new AtomicReference<>(0);
    
    public int get() {
        return count.get();
    }
}

并且有一个增量方法:

    public void increment() {
        int t;
        do {
            t = count.get();
        }
        while (!count.compareAndSet(t, t + 1));
    }

可以这样简化:

    public void increment() {
        int t;
        while (!count.compareAndSet(t = count.get(), t + 1));
    }

或像这样:

public void increment() {
        while (!count.compareAndSet(count.get(), count.get() +1));
    }

有人告诉我不能，因为其他线程可以更改方法中的数据。
但是，据我所知，Compare and Set(CAS)是一个原子操作，如果第一个get()返回0，第二个get()返回1，则CAS操作无法更改计数器，因为如果get()返回1 ，则表示数据已更改。
我的问题是，如果CAS是原子的，为什么不能执行上述操作，为什么不建议这样做？

Answer 1

第一次重写是正确的。此版本以与原始版本相同的顺序执行相同的操作。由于代码是等效的，并且原始代码正确，因此重写也是如此。
第二次重写需要更深入的分析。在下面的T1，T2，T3等中表示不同的线程。 (我无视正在进行的装箱和拆箱，因为我非常确定这对分析没有影响。)
让我们从线程仅调用increment方法的情况开始；即计数器只会增加。如果T1在第一个increment调用之间和get()调用之前调用compareAndSet()的过程中设法使计数器递增，那么compareAndSet(i1, i2)将(始终)看到i1值与当前值不同。因此，它将不执行“设置”。第二个get()调用可能返回与第一个不同的值的事实是没有意义的。在这种情况下，第二次重写是正确的。
但是，如果还有一个像这样编码的decrement方法，该怎么办:

public void decrement() {
    int t;
    while (!count.compareAndSet(count.get(), count.get() - 1));
}

并假设T1和T2通过以下操作交织同时调用increment和T3调用decrement

T1:  getCount() -> 0
T2:  getCount() -> 0, getCount() -> 0, compareAndSet(0, 0 + 1) -> true, 1
T1:  getCount() -> 1,
T3:  getCount() -> 1, getCount() -> 1, compareAndSet(1, 1 - 1) -> true, 0
T1:  compareAndSet(0, 1 + 1) -> true, 2

而且我们已经失去了T3减量的效果!
换句话说，如果我们不能假设值计数器单调递增，则第二次重写是错误。

My question is why I can not do the above operations if CAS is atomic.

在某些用例中，重写之一是不正确的。看上面

and why it is not advisable to do so?

三个原因:

如果它没有损坏，请不要修复它。

如果您重写一种著名的并发算法，则确实是您的责任，请证明重写是正确的。证明正确性通常比证明错误性更难(就像我上面所做的那样)。

在这种情况下，您需要两次调用getCount()来保存局部变量。额外的通话会影响性能。并且，由于(第一)get调用与compareAndSet之间的时间间隔较大，因此循环的可能性增加。