追根溯源-并发编程-AQS-CAS+volatile

CAS+volatile实现线程安全的值修改

  • 原理梳理
    • 在JDK中CAS的实现
    • volatile的在线程安全中的作用
    • JAVA内存模型图

原理梳理

CAS(Compare and Swap),字面意思:比较然后交换

在JDK中CAS的实现

JAVA的JDK中,使用Unsafe类来实现CAS.

1.在类加载的时候,通过Unsafe类获取指定变量的内存地址.
比如:AbstractQueuedSynchronizer类中的state属性.获取state属性的内存地址用以下方式获取.
private static final long stateOffset 
		= unsafe.objectFieldOffset
		(AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));
2.在设置state值的时候调用Unsafe的对应方法
比如:AbstractQueuedSynchronizer类中的state属性,设置state属性的值调用以下方法:
unsafe.compareAndSwapInt(this, waitStatusOffset, expect, update);
unsafe.compareAndSwapInt(
	AbstractQueuedSynchronizer实例对象, 
	state属性的内存地址, 
	期望的值, 
	更新之后的值);

volatile的在线程安全中的作用

在以上对AbstractQueuedSynchronizer类中state属性值的修改,需要满足一个前提,就是state属性必须是volatile修饰的类变量.
为何必须要volatile修饰的变量?
这里需要了解volatile修饰符的作用:
    volatile修饰的变量,是所有线程读可见
为何volatile修饰的变量,对其他线程是读可见的?
    被volatile修饰的变量,在程序被编译底层汇编的时候,会在变量相关的值修改之前增加内存屏障,在其他线程读取的该变量的时候,增加内存屏障.
读可见的详细说明:
    1.变量被某个线程修改的时候,根据JVM内存模型,这个变量的值会直接写到JVM的"主内存"中,以便让其他的线程都能读取到最新的变量值.
    2.其他线程在没有读取该变量的时候,其他线程中该变量的"工作内存"中的值可能和主内存的值不一致.
    3.一旦其他的线程尝试读取这个变量的值,则会触发将主内存中的值read和load到当前线程的工作内存中,这样就实现了其他线程的读可见逻辑.

JAVA内存模型图

JAVA内存模型图

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