AtomicBoolean中getAndSet和compareAndSet的区别

Question

线程标题应该是自解释的... 我有点困惑于以下方法的规范，这些方法来自AtomicBoolean类：

• java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean#compareAndSet
• java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean#getAndSet

我的假设是，当作为布尔子句在if条件中使用时，两者都会产生相同的行为：

public class Test {
  private AtomicBoolean flag = AtomicBoolean(false);

  public void processSomeAction() {
    if (flag.getAndSet(false)) { // Shouldn't this be similar to flag.compareAndSet(false)
      // process some action
    }
  }
  //...
  private void internalMutatorMethod() {
    // do some staff then update the atomic flag
    flas.set(true);
  }
}

假设我想自动检索当前标志值并更新它，这两种方法不应该产生相同的行为吗？如果我忽略了内部差异，请给出每种方法何时以及如何使用的任何解释。

- tmarwen

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compareAndSet有两个参数。Javadoc指出它与getAndSet完全不同。-您可以编写一个调用compareAndSet的方法，使其与getAndSet相同，但这几乎不值得一提。 - laune

Answer 1

这份文档十分清晰。

• getAndSet --> "原子地将此布尔值设为给定值并返回以前的值。"
• compareAndSet --> "如果当前值 == 预期值，则将该值原子地设置为给定的更新值。"

毫不意外，compareAndSet接受两个参数。

在你具体的情况下:

• if (flag.getAndSet(false)) 只会在其先前的值为 true 的情况下将 flag 设置为 false
• 这相当于 if (flag.compareAndSet(true, false))

- Mena

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是的，正如您所建议的那样，文档非常清晰，一般情况下我也能够看到其中的差异...但我想查看基于我在主线程中编写的代码片段的差异。在那里是否有任何区别？ - tmarwen

那正是我期待确认的！在我的情况下它们应该是等价的 :) - tmarwen

@tmarwen，你错误地假设compareAndSet只接受一个参数。 - killjoy

“if (flag.getAndSet(false))将仅在其先前的值为true时才将flag设置为false” - 这是不正确的。getAndSet(<val>)无论先前的值是true还是false，始终会将值设置为<val>。 - Vijayakumar Chava

Answer 2

您可以查看代码以更好地理解：

public final boolean getAndSet(boolean newValue) {
    for (;;) {
        boolean current = get();
        if (compareAndSet(current, newValue))
            return current;
    }
}

getAndSet 方法会将 AtomicBoolean 的值设置为新值，同时返回旧的值。如果在调用 get() 获取旧值和尝试修改其值之间，AtomicBoolean 的布尔值发生了变化，则 compareAndSet 不会修改其值。因此，在 getAndSet 中会循环调用 compareAndSet 直到布尔值设置为新值。

至于您的代码示例：

flag.getAndSet(false) 返回 AtomicBoolean 的旧值。另一方面，flag.compareAndSet(x,false)（注意有两个参数）返回 AtomicBoolean 是否被修改，换句话说，它返回 AtomicBoolean 的旧值是否为 x。

- Eran

Answer 3

当我检查实现时，我发现以下内容。

public final boolean getAndSet(boolean newValue) {
    for (;;) {
        boolean current = get();
        if (compareAndSet(current, newValue))
            return current;
    }
}

同时，在检查 javadoc 时，compareAndSet 只有在比较通过时才设置值，而 getAndSet 则仅设置该值并返回先前的值。

- sodik

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这仅适用于JDK早期版本。 JDK 8将其重写为do-while循环，而JDK 9到JDK 14使用VarHandle实现，这是本地的。 - AndrewF

Answer 4

这个帖子有点老了，但是没有人提到getAndSet比compareAndSet更有效率。 CAS是一条非常昂贵的指令（在所有CPU架构上都是如此，所以JVM在这里并不重要）。因此它们并不是完全等价的。

所以关于OP，两种方法产生相同的行为，但性能不同，尽可能使用getAndSet。

- MappaM

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显然这不是真的，特别是当谈到lock cmpxchg时：https://dev59.com/oG435IYBdhLWcg3wkA9e。此外，相比于它对其他核心的影响，该指令本身并不是非常昂贵的：可能会迫使它们再次从主内存中读取。 - JnRouvignac

你能指出相关的部分吗？它们都是缓慢的指令，因为内存锁定确实会影响速度。但至少在最近的英特尔架构中，（锁定）xchg仍然胜出（https://www.agner.org/optimize/instruction_tables.pdf）。cmpxchg更复杂，需要更多的µops，因此速度较慢。 - MappaM