CAS

AtomicInteger的compareAndSet()方法,该方法用于对比当前值(主内存)和期望值(工作内存)是否相同,相同就把当前值更新

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

this:当前对象。
valueOffset:内存地址偏移量
expect:期望值
update:更新值

1.1Unsafe类是什么?

是CAS的核心类,由于Java方法无法访问底层系统,需要通过本地(native)方法来访问,Unsafe相当于一个后门,基于该类可以直接操作特定内存的数据。Unsafe类存在于sun.misc包中(jdk9后面是其他的包了,没有被禁掉,放心使用),其内部方法操作可以向C的指针一样直接操作内存,因为Java中CAS操作的执行依赖于Unsafe类的方法。

注意Unsafe类中的所有方法都是native修饰的,也就是说Unsafe类中的方法都直接调用操作系统底层资源执行相应的任务。

1.2valueOffset

变量valueOffset,表示该变量值在内存中的偏移地址,因为Unsafe就是根据内存偏移地址获取数据。

1.3变量value

用volatile修饰,保证多线程之间内存可见性。

private volatile int value;

CAS的全称为Compare-And-Swap,它是一条CPU并发原语。
它的功能是判断内存某个位置的值是否为预期值,如果是则更改为新的值,这个过程是原子的。

CAS的并发原语体现在JAVA语言中就是sun.misc.Unsafe类中的各个方法。调用Unsafe类中的CAS方法,JVM帮我们实现出CAS汇编指令。这是一种完全依赖于硬件的功能,通过它实现了原子操作。再次强调,由于CAS是一种系统原语,原语属于操作系统用语范畴,是由若干条指令组成的,用于完成某个功能的一个过程,并且原语的执行必须是连续的,在执行过程中不允许被中断,也就是说CAS是一条CPU的原子质量,不会造成所谓的数据不一致问题。

2.AtomicInteger.incrementAndGet()

/**
     * Atomically increments by one the current value.
     *
     * @return the updated value
     */
    public final int incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
    }
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
        //通过当前对象的内存地址来获取值。
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
            //CAS和之前所说一样
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

        return var5;
    }

CAS主要是通过自旋锁+unsafe来实现的。

CAS比较当前工作内存中的值和主内存中的值,如果相同则执行规定操作,否则继续比较直到主内存和工作内存中的值一致为止。

3.CAS缺点

  1. 循环时间长开销很大
  2. 只能保证一个共享变量的原子操作
  3. ABA问题

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