CAS理解

文章目录

1. 1. 比较并交换
2. 2. CAS底层原理？如果知道，谈谈比对Unsafe的理解
   1. 2.1. Unsafe
   2. 2.2. CAS 是什么
3. 3. CAS缺点

比较并交换

CAS底层原理？如果知道，谈谈比对Unsafe的理解

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 修饰的，也就是说 Unsafe 类中的方法都直接调用操作系统底层资源执行相应任务。

2. 变量 valueOffset，表示该变量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

1. unsafe.getAndAddInt

   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）

   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。

   线程 A 通过 getIntVolatile（var1，var2）拿到 value 值 3，这是线程 A 被挂起。

   线程 B 也通过 getIntVolatile（var1，var2）方法获得 value 值 3，此时刚好线程 B 没有被挂起并执行 compareAndSwap 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。

   这是线程 A 回复，执行 compareAndSwapInt 方法比较，发现手里的值 3 与内存值 4 不一致，说明该值已经被其他线程抢险异步修改过了，那 A 线程本次修改失败，只能重新读取重新来一遍了。

   线程 A 重新获取 value 值，因为变量 value 被 volatile 修饰，所以其他线程对它的修改，线程 A 总是能够看到，线程 A 继续执行 compareAndSwapInt 进行比较替换，直到成功。

2. 底层汇编

3. 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，否则继续比较知道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。

CAS缺点

1. 循环时间长开销大
   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。

2. 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，我们只能使用循环 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。

3. 引出来 ABA 问题？？？
   通过原子引用解决 ABA 问题