java aes和mysql aes结果不一致 java cas和aqs

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autohost 2023-09-30 01:19:45

文章标签 java 原子操作共享变量 JAVA 文章分类 Java 后端开发

CAS（Compare And Swap）

CAS可以简单的理解为比较并替换，利用CPU的CAS指令，同时借助JNI（Java Native Interface为JAVA本地调用）来完成Java的非阻塞算法,实现原子操作。
CAS机制中，使用了3个参数，当前状态下内存中的数值：a；内存中原值：b（该值不是当前状态下内存中的值，而实在操作开始时，从内存中读取的值）；要修改的新值：c。在更新一个变量的时候，当且仅当a与b的值相等的时候，才会将内存中的值（也就时当前内存中的值a）更新为c。如果a与b的值不相等，则重新读取内存中的值，进行相应的数据操作之后，再重复这样的过程来对值进行更新。即：通过自旋来进行更新操作。

CAS的缺点以及相应的优化

ABA问题。CAS通过判断原值与当前值是否一致，即，内存中的值没有过变化，从而进行更新操作。如果有内存中的初始值为A，另外一个线程将值修改为B，再修改为A，再做比较时，并未发现内存值的变化，但是，实际上值是有变化的。在JDK1.5之后提供了AtomicStampedReference类来解决ABA问题，保存元素的引用,引用相当于版本号,是每一个变量的标识,因此在CAS前判断下是否是同一个引用即可
自旋时间长，CPU开销大。
只能保证一个共享变量的原子操作，当有多个共享变量需要原子操作时，CAS就无法保证了。可以将多个变量合并成一个共享变量（JAVA的组合），JDK1.5以后提供了AtomicReference类，来保证引用对象之间的原子性，可以将多个变量放到一个对象中，进行原子操作。

AQS（AbustactQueuedSynchronizer）

AbustactQueuedSynchronizer维护了一个volatile int类型的变量state，用于表示当前同步状态（volatile虽然不能保证操作的原子性，但是保证了当前变量state的可见性，即：值的改变会立刻同步到主内存中，对于其余线程可见）和一个FIFO线程等待队列（多线程争用资源被阻塞时会进入此队列）。
源码中，对于state的操作如下：

/**
     * The synchronization state.
     */
    private volatile int state;
  
    /**
     * Returns the current value of synchronization state.
     * This operation has memory semantics of a {@code volatile} read.
     * @return current state value
     */
    protected final int getState() {
        return state;
    }

    /**
     * Sets the value of synchronization state.
     * This operation has memory semantics of a {@code volatile} write.
     * @param newState the new state value
     */
    protected final void setState(int newState) {
        state = newState;
    }

    /**
     * Atomically sets synchronization state to the given updated
     * value if the current state value equals the expected value.
     * This operation has memory semantics of a {@code volatile} read
     * and write.
     *
     * @param expect the expected value
     * @param update the new value
     * @return {@code true} if successful. False return indicates that the actual
     *         value was not equal to the expected value.
     */
    protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {
        // See below for intrinsics setup to support this
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
    }

其中 unsafe是 java通过调用本地方法，提供了硬件级别的原子操作。

AQS定义两种资源共享方式：Exclusive（独占式），如：ReentrantLock；Share(共享式）,如：CountDownLatch。具体的同步类，只需要实现共享资源state的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/唤醒出队等），AQS已经实现好了。具体的同步类只需要实现以下几个方法即可：