Java中的CAS

CASreM拜客生活常识网

CAS在Java中的全称是CompareAndSwap（比较和交换），是一种无锁算法。java.util.concurrent包中的原子类通过CAS实现了乐观锁，实现多线程间不使用锁（不阻塞线程）的变量同步。reM拜客生活常识网

基本介绍reM拜客生活常识网

CAS运算包含三个操作数——内存位置（V）、预期原值（A）和新值（B）。如果内存位置的值与预期的原始值匹配，处理器会自动用新值更新该位置的值。否则，处理器什么也不做。reM拜客生活常识网

使用场景reM拜客生活常识网

有时候我们需要对变量进行操作。如果是多线程的话，可能达不到我们预期的效果。Synchronized等关键字可以解决问题，但是Synchronized关键字会使没有得到锁资​​源的线程进入BLOCKED状态，竞争后又回到RUNNABLE状态锁资源。这个过程涉及到操作系统用户态和内核态公众号的转换，成本比较高。这时候我们可以使用Atomic的一些原子操作。reM拜客生活常识网

公开课CASTest{
publicstaticvolatileintcount=0;
publicstaticAtomicIntegeratomicCount=newAtomicInteger();
publicstaticvoidmain(String[]args)抛出InterruptedException{
对于(inti=0;i<2;i++){
新线程（（）->{
对于(intj=0;j<10000;j++){
计数++；
原子计数。增量获取（）；
}
System.out.println("计数++结束！");
}）。开始（）;
}
线。睡眠（2000）；
System.out.println(计数);
System.out.println(atomicCount.get());
}
}看这个reM拜客生活常识网
count++结束的代码输出！
计数++结束！
18003
20000
可以看到volatile没办法保证操作的原子性。AtomicInteger使用CAS操作来保证操作的原子性。reM拜客生活常识网
AtomicInteger的实现原理reM拜客生活常识网
我们可以看看AtomicInteger中incrementAndGet()的源码reM拜客生活常识网
publicfinalintincrementAndGet(){
返回不安全。getAndAddInt(this,valueOffset,1)+1;
}
reM拜客生活常识网
是通过Unsafe实现的，我们进入Unsafe中的getAndInt()方法reM拜客生活常识网
publicfinalintgetAndAddInt(Objectvar1,longvar2,intvar4){
变量5；
做{
var5=这个。getIntVolatile(var1,var2);
}while(!this.compareAndSwapInt(var1,var2,var5,var5+var4));
返回var5；
}reM拜客生活常识网
compareAndSwapInt是一个本地方法，它使用CPU的cmpxchg指令来比较寄存器中的值A和内存中的值V。如果相等，则将要写入的新值B存入内存。如果不相等，则将内存值V赋值给寄存器中的值A。然后在Java代码中通过while循环再次调用cmpxchg指令重试，直到设置成功。reM拜客生活常识网
CAS问题reM拜客生活常识网
ABA问题CAS在操作数值的时候需要检查内存值是否发生了变化，如果没有发生变化就会更新内存值。但是如果内存值本来是A，然后改成B，再改成A，那么CAS检查的时候，会发现这个值没有变，但实际上变了。ABA问题的解决方法是在变量前加一个版本号，变量每更新一次版本号就加一，这样变化过程就从“A-B-A”变为“1A-2B-3A”.JDK从1.5开始提供了AtomicStampedReference类来解决ABA问题。
当循环时间长，开销大时，并发度就高。CAS操作长时间失败会一直自旋，给CPU带来非常大的开销。
只能保证一个共享变量的原子操作对一个共享变量进行操作时，CAS可以保证原子操作，但是对多个共享变量进行操作时，CAS不能保证操作的原子性。
Java从1.5开始，JDK提供了AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性，可以将多个变量放在一个对象中进行CAS操作。reM拜客生活常识网
关注公众号：蜜蜂科技巢公众号了解更多知识reM拜客生活常识网