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CAS


CAS全称Compare-And-Swap,他是一条cpu并发原语.
它的功能是判断内存某个位置是否是预期值,是的话更改为更新值,是一条原子操作.
CAS并发原语在java语言中是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汇编指令,这是一种完全依赖硬件的功能,通过它实现了原子操作.
由于CAS是一种系统原语,原语属于操作系统范畴,由若干条指令组成,用于完成某一功能的过程.
并且原语的执行过程必须是连续的.在执行过程中无法被打断,所以不会造成数据不一致问题.

UnSafe 类

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 {
            // 获取下面 value 的地址偏移量
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

    private volatile int value;
	// ...
}
  • Unsafe 是 CAS 的核心类,由于 Java 方法无法直接访问底层系统,而需要通过本地(native)方法来访问, Unsafe 类相当一个后门,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 指针一样直接操作内存,因为 Java 中 CAS 操作执行依赖于 Unsafe 类。
  • 变量 vauleOffset,表示该变量值在内存中的偏移量,因为 Unsafe 就是根据内存偏移量来获取数据的。
  • 变量 value 用 volatile 修饰,保证了多线程之间的内存可见性。

getAndAddInt 方法

// unsafe.getAndAddInt
public final int getAndAddInt(Object obj, long valueOffset, long expected, int val) {
    int temp;
    do {
        temp = this.getIntVolatile(obj, valueOffset);  // 获取快照值
    } while (!this.compareAndSwap(obj, valueOffset, temp, temp + val));  // 如果此时 temp 没有被修改,就能退出循环,否则重新获取
    return temp;
}

CAS 的缺点

  • 循环时间长开销很大
    • 如果 CAS 失败,会一直尝试,如果 CAS 长时间一直不成功,可能会给 CPU 带来很大的开销(比如线程数很多,每次比较都是失败,就会一直循环),所以希望是线程数比较小的场景。
  • 只能保证一个共享变量的原子操作
    • 对于多个共享变量操作时,循环 CAS 就无法保证操作的原子性。
  • 引出 ABA 问题
ABA 问题是怎么产生的?当有一个值从 A 改为 B 又改为 A,这就是 ABA 问题。

解决方案:时间戳原子引用
  • 作者:低调做个路人 (扫码联系作者)
  • 发表时间:2019-11-26 14:00:00
  • 版权声明:自由转载-非商用-非衍生-保持署名(创意共享3.0许可证)
  • 评论

    哈哈
    该评论已被删除!
    测试人员
    随便说点
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    321
    555
    55555555555555555
    555
    12312321312312
    nickname
    测试的
    路人哈哈
    你们都这么厉害吗
    阿飞
    啊哈哈
    阿斯达   @爱迪生
    你好爱迪生
    爱迪生   @阿飞
    6
    雷浩
    内容内容内容内容内容内容
    888   @77
    回复77
    77   @雷浩
    777
    阿斯   @雷浩
    66666
    王五   @雷浩
    回复雷浩
    游客one
    博主
    文章不错点赞!
    测试人员   @游客two
    嘤嘤嘤
    测试   @游客one
    ceshi
    测试二   @游客one
    哈哈
    张无忌   @赵敏
    优秀啊 优秀
    赵敏   @张无忌
    我是赵敏啊!
    张无忌   @游客two
    比较明显的评论!!!!!!!!!!!!!!
    游客two   @游客one
    随便说点什么吧!!!