Java并发练习：无锁编程

目标：利用AtomicStampedReference实现栈的压入弹出无锁编程

AtomicStampedReference

意义：对数据进行CAS（compareAndSet）无锁自加或者更换栈的表头之类的问题时会出现ABA问题，AtomicStampedReference通过增加版本号（时间戳）来解决这个问题。

AtomicStampedReference(V initialRef, int initialStamp)：初始化，传入初始数据与初始版本号
getReference()：获取当前引用数据
getStamp()：获取当前版本号
set(V newReference, int newStamp)：设置引用数据与版本号
attemptStamp(V expectedReference, int newStamp)：如果当前引用等于expectedReference，就更新版本号到newStamp。主要用于无障碍编程（ObstructionFree）。
compareAndSet ：比较数据与版本号，符合则更新数据返回true，否则返回false。
(V expectedReference, // 当前引用数据
V newReference, // 修改后的数据
int expectedStamp, // 当前版本号
int newStamp) // 修改后的版本号

代码实现：

package com.miracle.study.queue;import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.w3c.dom.Node;import java.util.concurrent.atomic.AtomicStampedReference;/*** @author Miracle* @date 2021/4/17 16:53*/
public class LockFreeStack<T> {/*** 头部节点*/private AtomicStampedReference<Node<T>> head;/*** 初始化头部*/public LockFreeStack() {// 创建空节点var headNode = new Node<T>(null);// 将空节点作为头部并传入版本号head = new AtomicStampedReference<>(headNode, 0);}/*** 节点定义** @param <T>*/static class Node<T> {/*** 当前节点数据*/private T data;/*** 指向下一个节点*/private Node<T> next;public Node(T t) {this.data = t;}public T get() {return data;}}/*** 采用头加法* @param t*/public void push(T t) {// 创建新节点var newNode = new Node<>(t);while (true) {// 获取当前头的版本号var stamp = head.getStamp();// 获取当前头的节点var nowHead = head.getReference();// 将新节点指向头部newNode.next = nowHead;// 尝试进行修改头部，版本号+1，成功就返回，失败就重新尝试修改if (head.compareAndSet(nowHead, newNode, stamp, stamp + 1)) {return;}}}/*** 采用头删法* @return*/public T pop() {while (true) {// 获取当前头的版本号var stamp = head.getStamp();// 获取当前头的节点var nowHead = head.getReference();// 判断当前节点是否为空if (nowHead == null) {return null;}// 尝试修改当前头节点，修改成功版本号+1，修改失败重新循环尝试if (head.compareAndSet(nowHead, nowHead.next, stamp, stamp + 1)) {return nowHead.get();}}}/*** 单线程测试*/@Testpublic void singleTest() {var stack = new LockFreeStack<Integer>();for (int i = 0; i < 100; i++) {stack.push(i);}Integer j = null;while ((j = stack.pop()) != null) {System.out.println(j);}}/*** 多线程测试* @throws InterruptedException*/@Testpublic void multiTest() throws InterruptedException {var stack = new LockFreeStack<Integer>();for (int i = 0; i < 30; i++) {new Thread(() -> {for (int j = 0; j < 1000; j++) {stack.push(j);}}).start();}Thread.sleep(5000);Integer j = 0;while ((stack.pop()) != null) {j++;}System.out.println(j);}
}

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代码实现：

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