深入理解JUC:第二章:CAS:CompareAndSwap底层原理

简介: 深入理解JUC:第二章:CAS:CompareAndSwap底层原理

CAS是什么?

CAS是CompareAndSwap的缩写,作用是比较与交换。

线程对变量的读取赋值等操作,要先将变量从主内存拷贝自己线程的工作内存空间,在工作内存中进行操作,操作完成后再将变量写回主内存

package com.javaliao.backstage;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class Demo {
    //主线程main,程序入口
    public static void main(String[] args) {
        //原子类整型,在主内存中创建这个对象给初始值为5,默认初始值为0
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(5);
        //当线程中的工作内存要写回主内存时,拿第一个参数作为期望值和主内存中的值进行比较,如果期望值和主内存中的值相同都为5,更新值主内存中的值为2019
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 2019)+"\t : "+ atomicInteger.get());
        //线程a
        new Thread(()->{
        //现在主内存中对象的值已经为2019了,期望值为5,和主内存中对象的值不一样,无法将1024写回主内存
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 1024)+"\t : "+ atomicInteger.get());
        },"a").start();
    }
}

控制台:




这就是为什么我上一章讲的使用AtomicInteger可以解决原子性,因为他在写回主内存时会有一个比较并交互。

AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();//默认初始值为0
atomicInteger.getAndIncrement();//加一的操作

调用的getAndIncrement()方法:

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L;
    // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;
    static {
        try {
            //通过objectFieldOffset方法获取内存地址或者说是内存偏移量
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }
    private volatile int value;
    public final int getAndIncrement() {
        //this是当前对象,valueOffset是内存地址,1是写死的value值
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }

可以看到方法体内又通过调用Unsafe类中的getAndAddInt()方法



源码分析:

//获取当前对象的地址值,var1是这个对象,var2的内存地址,相当于当前线程先从主内存中拷贝变量的值到自己的工作内存中var5就是工作内存中的变量值
var5 = this.getIntVolatile(var1, var2)
//调用CAS方法类型是Int类型的,当前对象(var1)的地址的值(var2的值)和期望值(var5)相同,就将更新值(var5+var4)写回主内存
this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4)
//只有比较成功才可以写回




还想了解compareAndSwapInt方法的可以看下图:



而Unsafe类是jdk中rt.jar包下的





小总结:


CAS有什么缺点?

第一个缺点:


第二个缺点:



第三个缺点:

引出来的ABA问题:只管结果,不管过程



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