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編寫powermock用例步驟：

• 類上面先寫這兩個註解@RunWith(PowerMockRunner.class)、@PrepareForTest(StudentService.class)
• 先模擬一個假對象即studentdao方法中的局部變量
• 用無參的方式new對象
• 再模擬這個對象被調用時，是否有返回，有返回值給出默認值，沒有用doNothing()
• 驗證有返回值使用assertEquals即可，無返回值使用Mockito.verify驗證

實際案例

接着上一篇文章中的代碼，修改下service中的代碼，這次我不通過構造器注入Dao,在方法中new一個StudentDao，創建一個名為StudentNewService的類。

具體示例代碼如下：

package com.rongrong.powermock.service;

import com.rongrong.powermock.dao.StudentDao;

/**
 * @author rongrong
 * @version 1.0
 * @date 2019/11/17 21:13
 */
public class StudentNewService {


    /**
     * 獲取學生個數
     * @return返回學生總數
     */
    public int getTotal() {
        StudentDao studentDao = new StudentDao();
        return studentDao.getTotal();
    }

    /**
     * 創建學生
     * @param student
     */
    public void createStudent(Student student) {
        StudentDao studentDao = new StudentDao();
        studentDao.createStudent(student);
    }
}

針對上面修改部分代碼，進行單元測試，以下代碼有採用傳統方式測試和採用powermock方式進行測試，具體代碼如下：

package com.rongrong.powermock.service;

import com.rongrong.powermock.dao.StudentDao;
import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.mockito.Mockito;
import org.powermock.api.mockito.PowerMockito;
import org.powermock.core.classloader.annotations.PrepareForTest;
import org.powermock.modules.junit4.PowerMockRunner;

import static org.junit.Assert.assertEquals;
import static org.junit.Assert.fail;

/**
 * @author rongrong
 * @version 1.0
 * @date 2019/11/20 21:42
 */
@RunWith(PowerMockRunner.class)
@PrepareForTest(StudentNewService.class)
public class TestNewStudentService {

    /**
     * 傳統方式測試
     */
    @Test
    public void testGetStudentTotal() {
        StudentNewService studentNewService = new StudentNewService();
        int total = studentNewService.getTotal();
        assertEquals(total, 10);
    }

    /**
     * @desc測試有返回值類型 採用powermock進行測試獲取學生個數
     */
    @Test
    public void testGetStudentTotalWithPowerMock() {
        //先模擬一個假對象即studentdao方法中的局部變量
        StudentDao studentDao = PowerMockito.mock(StudentDao.class);
        try {
            //這句話我按照英文理解就是，我用無參的方式new了一個StudentDao對象
            PowerMockito.whenNew(StudentDao.class).withNoArguments().thenReturn(studentDao);
            //再模擬這個對象被調用時，我們默認假定返回10個證明調用成功
            PowerMockito.when(studentDao.getTotal()).thenReturn(10);
            //這裏就是service就不用再說了
            StudentNewService studentNewService = new StudentNewService();
            int total = studentNewService.getTotal();
            assertEquals(total, 10);
        } catch (Exception e) {
            fail("測試失敗了！！！");
            e.printStackTrace();
        }

    }

    /**
     * @desc測試的無返回值類型 採用powermock進行測試創建學生
     */
    @Test
    public void testCreateStudentWithPowerMock() {
        //先模擬一個假對象即studentdao方法中的局部變量
        StudentDao studentDao = PowerMockito.mock(StudentDao.class);
        try {
            //這句話我按照英文理解就是，我用無參的方式new了一個StudentDao對象
            PowerMockito.whenNew(StudentDao.class).withNoArguments().thenReturn(studentDao);
            Student student = new Student();
            //這句話註釋與否都能運行通過，也就是我只能判斷他是否被調用
            //PowerMockito.doNothing().when(studentDao).createStudent(student);
            //這裏就是service就不用再說了
            StudentNewService studentNewService = new StudentNewService();
            studentNewService.createStudent(student);
            Mockito.verify(studentDao).createStudent(student);
        } catch (Exception e) {
            fail("測試失敗了！！！");
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

運行上面的測試用例，會發現第一個失敗，後面兩個都運行成功，即有返回值和無返回值類型的測試（void類型）。

注意：對於無返回值類型的測試，只能驗證其是否被調用，這裏還請注意。

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Talk is cheap

CAS(Compare And Swap)，即比較並交換。是解決多線程并行情況下使用鎖造成性能損耗的一種機制，CAS操作包含三個操作數——內存位置（V）、預期原值（A）和新值(B)。如果內存位置的值與預期原值相匹配，那麼處理器會自動將該位置值更新為新值。否則，處理器不做任何操作。無論位置V的值是否等於A， 都將返回V原有的值。

CAS的含義是”我認為V的值應該是A，如果是，那我將V的值更新為B，否則不修改並告訴V的值實際是多少“

Show you my code

在單線程環境中分別使用無鎖，加鎖以及cas進行十組5億次累加運算，然後打印出平均耗時。

 /**
 * cas對比加鎖測試
 *
 * @author Jann Lee
 * @date 2019-11-21 0:12
 **/
public class CasTest {

    @Test
    public void test() {
        long times = 500_000_000;
        // 記錄耗時
        List<Long> elapsedTime4NoLock = new ArrayList<>(10);
        List<Long> elapsedTime4Synchronized = new ArrayList<>(10);
        List<Long> elapsedTime4ReentrantLock = new ArrayList<>(10);
        List<Long> elapsedTime4Cas = new ArrayList<>(10);

        // 進行10組試驗
        for (int j = 0; j < 10; j++) {
            // 無鎖
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            for (long i = 0; i < times; i++) {
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            elapsedTime4NoLock.add(endTime - startTime);

            // synchronized 關鍵字（隱式鎖）
            startTime = endTime;
            for (long i = 0; i < times; ) {
                i = addWithSynchronized(i);
            }
            endTime = System.currentTimeMillis();
            elapsedTime4Synchronized.add(endTime - startTime);

            // ReentrantLock 顯式鎖
            startTime = endTime;
            ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
            for (long i = 0; i < times; ) {
                i = addWithReentrantLock(i, lock);
            }
            endTime = System.currentTimeMillis();
            elapsedTime4ReentrantLock.add(endTime - startTime);

            // cas(AtomicLong底層是用cas實現)
            startTime = endTime;
            AtomicLong atomicLong = new AtomicLong();
            while (atomicLong.getAndIncrement() < times) {
            }
            endTime = System.currentTimeMillis();
            elapsedTime4Cas.add(endTime - startTime);
        }

        System.out.println("無鎖計算耗時: " + average(elapsedTime4NoLock) + "ms");
        System.out.println("synchronized計算耗時: " + average(elapsedTime4Synchronized) + "ms");
        System.out.println("ReentrantLock計算耗時: " + average(elapsedTime4ReentrantLock) + "ms");
        System.out.println("cas計算耗時: " + average(elapsedTime4Cas) + "ms");

    }

    /**
     * synchronized加鎖
     */
    private synchronized long addWithSynchronized(long i) {
        i = i + 1;
        return i;
    }

    /**
     * ReentrantLock加鎖
     */
    private long addWithReentrantLock(long i, Lock lock) {
        lock.lock();
        i = i + 1;
        lock.unlock();
        return i;
    }

    /**
     * 計算平均耗時
     */
    private double average(Collection<Long> collection) {
        return collection.stream().mapToLong(i -> i).average().orElse(0);
    }
}

從案例中我們可能看出在單線程環境場景下cas的性能要高於鎖相關的操作。當然，在競爭比較激烈的情況下性能可能會有所下降，因為要不斷的重試和回退或者放棄操作，這也是CAS的一個缺點所在，因為這些重試，回退等操作通常用開發者來實現。

CAS的實現並非是簡單的代碼層面控制的，而是需要硬件的支持，因此在不同的體系架構之間執行的性能差異很大。但是一個很管用的經驗法則是：在大多數處理器上，在無競爭的鎖獲取和釋放的”快速代碼路徑“上的開銷，大約是CAS開銷的兩倍。

為何CAS如此優秀

硬件加持，現代大多數處理器都從硬件層面通過一些列指令實現CompareAndSwap(比較並交換)同步原語，進而使操作系統和JVM可以直接使用這些指令實現鎖和併發的數據結構。我們可以簡單認為，CAS是將比較和交換合成是一個原子操作。

JVM對CAS的支持， 由於Java程序運行在JVM上，所以應對不同的硬件體系架構的處理則需要JVM來實現。在不支持CAS操作的硬件上，jvm將使用自旋鎖來實現。

CAS的ABA問題

cas操作讓我們減少了鎖帶來的性能損耗，同時也給我們帶來了新的麻煩-ABA問題。

在線程A讀取到x的值與執行CAS操作期間，線程B對x執行了兩次修改，x的值從100變成200，然後再從200變回100；而後在線程A執行CAS操作過程中並未發現x發生過變化，成功修改了x的值。由於x的值100 ->200->100,所以稱之為ABA的原因。

魔高一尺道高一丈，解決ABA的問題目前最常用的辦法就是給數據加上“版本號”，每次修改數據時同時改變版本號即可。

Q&A

在競爭比較激烈的情況下，CAS要進行回退，重試等操作才能得到正確的結果，那麼CAS一定比加鎖性能要高嗎？

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  同時提到全球車聯網發展趨勢上，在政策面上，歐美相繼立法推動車聯網應用與服務，也宣布2022年9月1日起AEB 自動緊急剎車輔助系統將列為新車標準配備之中。   並且，未來智慧車輛系統三大趨勢包含: 車聯網；智慧感測，能結合影像辨識、環境偵測、等應用並發展客製化車用積體電路 (ASIC)；先進駕駛輔助系統。  

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（照片來源：福斯汽車）

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