CAS原理

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

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• 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