CAS原理

内容纲要

什么是CAS

  • CPU的特殊指令,由CPU保证操作的原子性
  • 我认为V的值应该是A,如果是的话那那我就把它改成B,如果不是A (说明被别人修改过了),那我就不修改了,避免多人同时修改导致出错
  • CAS有三个操作数:内存值V、预期值A、要修改的值B,当目仅当预期值A和内存值V相同时,才将内存值修改为B,否则什么都不做。最后返回现在的V值

i

  • CAS等价代码
public class SimulatedCAS {
    private volatile int value;

    public synchronized  int compareAndSwap(int expectedValue,int newValue){
        int oldValue = value;
        if (oldValue == expectedValue){
            value = newValue;
        }
        return oldValue;
    }

}

应用场景

  • 乐观锁
  • 并发容器,ConcurrentHashMap
  • 原子类

分析在Java中是如何利用CAS实现原子操作的?

  • AtomicInteger加载Unsafe工具,用来直接操作内存数据
  • 用Unsafe来实现底层操作
  • 用volatile修饰value字段,保证可见性
  • getAndAddInt方法分析
  • Unsafe类中的compareAndSwapInt方法
    • 方法中先想办法拿到变量value在内存中的地址
    • 通过Atomic::cmpxchg实现原子性的比较和替换其中参数x是即将更新的值,参数e是原内存的值。至此,最终完成了CAS的全过程。

Unsafe类

  • Unsafe是CAS的核心类。Java无法直接访问底层操作系统而是通过本地(native)方法来访问。不过尽管如此,JVM还是开了一个后门,JDK中有一个类Unsafe,它提供了硬件级别的原子操作

CAS缺点

  • ABA问题
  • 自旋时间过长
THE END
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