前言
2022 10/4 15:33
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索
本文是根据尚硅谷学习所做笔记
仅供学习交流使用，转载注明出处
推荐
第二季：2CAS你知道吗？
说明
本文目录前是相关视频的名字和具体视频中思维导图的名字
题目
2.CAS你知道吗？
12 CAS是什么
1.比较并交换
CASDemo代码
package cas2; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; /** * 1 CAS是什么？ ===>compareAndSet * 比较并交换 */ public class CASDemo { public static void main(String[] args) { AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger(5); //main do thing...... System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 2019)+"\t current data: "+atomicInteger.get()); System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 1024)+"\t current data: "+atomicInteger.get()); } }
结果
true current data2019 false current data2019
2.CAS底层原理？如果知道，谈谈你对Unsafe的理解
13 CAS底层原理-上
atomicInterger.getAndIncrement();
valueOffset：内存偏移量
UnSafe
1 Unsafe
是CAS的核心类，由于Java方法无法直接访问底层系统，需要通过本地(native)方法来访问，Unsafe相当于一个后门，基于该类可以直接操作特定内存的数据。Unsafe类存在于sun.misc包中，其内部方法操作可以像C的指针一样直接操作内存，因为Java中CAS操作的执行依赖于Unsafe类的方法。
注意Unsafe类中的所有方法都是native终饰的，也就是说Unsafe类中的方法都直接调川操作系统底层资源执行相应任务
2 变量valueOffset，表示该变量值在内存中的偏移地址因为Unsafe就是根据内存偏移地址获取数据的。
3 变量value用volatile修饰，保证了多线程之间的内存可见性。
CAS是什么
CAS的全称为Compare-And-Swap，它是一条CPU并发原语。
它的功能是判断内存某个位置的值是否为预期值，如果是则更改为新的值，这个过程是原子的。
CAS并发原语体现在JAVA语言中就是sun.misc.Unsafe类中的各个方法。调用UnSafe类中的CAS方法，JVM会帮我们实现出CAS汇编指这是一种完全依赖于硬件的功能，通过它实现了原子操作。再次强调，由于CAS是一种系统原语，原语属于操作系统用语范畴，是由若干条指令组成的，用于完成某个功能的一个过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断，也就是说CAS是一条CPU的原子指令，不会造成所谓的数据不一致问题。
我的JAVA8
atomicInteger.getAndIncrement();
/** * Atomically increments by one the current value. * * @return the previous value */ public final int getAndIncrement() { return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1); }
public final int getAndAddInt(Object paramObject, long paramLong, int paramInt) { while (true) { int i = getIntVolatile(paramObject, paramLong); if (compareAndSwapInt(paramObject, paramLong, i, i + paramInt)) { return i; } } }
下面为：我自己理解的
进程地址空间的段说明
//得到paramObject(对象)在paramLong(内存偏移量)的值 //paramObject在段空间存储，paramLong是其相对偏移地址，我自己理解的 public native int getIntVolatile(Object paramObject, long paramLong);
//得到paramObject(对象)在paramLong(内存偏移量)的值,和paramInt1(期望值)比较， //如果相同，则把paramInt2(更新值)与其交换，即放在该内存中，并返回true，否则返回false public final native boolean compareAndSwapInt(Object paramObject, long paramLong, int paramInt1, int paramInt2);
14 CAS底层原理-下
unsafe.getAndAddInt
var1 AtomicInteger对黎本身。
var2 该对象值得引用地址。
var4 需要变动的数量。
var5 是用过var1 var2找出的主内存中真实的值。
用该对象当前的值与var5比较:
如果相同，更新var5+var4并且返回true,
如果不同，继续取值然后再比较，直到更新完成。
假设线程A和线程B两个线程同时执行getAndAddInt操作（分别跑在不同CPU上) :
1 AtomicInteger里面的value原始值为3，即主内存中AtomicInteger的value为3，根据JMM模型，线程A和线程B各自持有一份值为3的value的副本分别到各自的工作内存。
2 线程A通过getIntVolatile(var1, var2)拿到value值3，这时线程A被挂起。
3 线程B也通过getIntVolatle(var1, var2)方法获取到value值3，此时刚好线程B 没有被挂起并执行compareAndSwapInt方法比较内存值也为3，成功修改内存值为4，线程B打完收工，一切OK。
4 这时线程A恢复，执行compareAndSwapInt方法比较，发现自己手里的值数字3和主内存的值数字4不一致，说明该值己经被其它线程抢先一步修改过了，那A线程本次修改失败，只能重新读取重新来一遍了。
5 线程A重新获取value值，因为变量value被volatile修饰，所以其它线程对它的修改，线程A总是能够看到，线秤A继续执行compareAndSwaplnt进行比较替换，直到成功。
compareAndSwapInt这是个原语操作，所以B不能在A执行这句的时候挂起执行
底层汇编
(非计算机专业的，不要求，可以不听，需要汇编知识）
Unsafe类中的compareAndSwaplit，是一个本地方法，该方法的实现位于unsafe.cpp中
UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSwapInt(JNEnv *env, jobject unsafe, jobject obij,jong offset,jint e, jint x)) UnsafeWrapper("Unsafe_CompareAndSwaplnt"); oop p = JNIHandles:resolve(obj); jint* addr = (jint *) index_oop_from_field_offset_long(p, offset); return (jint)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e; UNSAFE_END //先想办法拿到变量value在内存中的地址。 //通过Atomic::cmpxchg实现比较替换，其中参数x是即将更新的值，参数e是原内存的值。
简单版小总结
CAS (CompareAndSwap)
比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果相同则执行规定操作，否则继续比较直到主内存和工作内存中的值一致为;止.
CAS应用
CAS有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的更新值B。
当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做。
3.CAS缺点
15 CAS缺点
循环时间长开销很大。
我们可以看到getAndAddInt方法执行时，有个do while
如果CAS失败，会一直进行尝试。如果CAS长时间一直不成功，可能会给CPU带来很大的开销。
只能保证一个共享变量的原子操作。
当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作，
但是
对多个共享变量操作时，循环CAS就无法保证操作的原子性，这个时候就可以用锁来保证原子性。
引入ABA问题？？？
请看下节
最后
2022 10/4 17:10
p12~p15
Markdown 4535 字数 242 行数
HTML 3927 字数 123 段落
