CAS核心思想、底层实现

★ 1、CAS 是什么

CAS 是比较并交换，是实现并发算法时常用到的一种技术。当内存的值和期望的值相等时，进行更新，否则 什么都不做 或 重来 。

CAS 的底层实现：是靠硬件实现的，靠硬件的原子性实现，CAS是一条CPU的原子指令（cmpxchg指令），不会造成所谓的数据不一致问题。

重来==>自旋

CAS 类似乐观锁，乐观的认为别人没有修改，当值还是预期值，就进行修改，否则可能什么都不做，或者重来。

★ 2、CAS 应用举例

• 原子操作类，比如整型的原子操作类的compareAndSet方法
• 我的博客项目中，在更新文章浏览次数时，当前内存的文章浏览次数 和 期望中的数据库的文章浏览次数 进行比较，如果是相同的，则加1，否则 什么都不做

3、原子类

■ 原子类==> 底层思想/工作原理 CAS ==> Unsafe 类的CPU 原语级别的汇编操作

• CAS 是靠硬件实现的，靠硬件的原子性实现，CAS是一条CPU的原子指令（cmpxchg指令），不会造成所谓的数据不一致问题，

  Unsafe提供的CAS方法（如compareAndSwapXXX）底层实现即为CPU指令cmpxchg。

■ AtomicInteger 类主要利用 CAS + volatile 和 native 方法来保证原子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升。

new AtomicInteger().compareAndSet(0, 1);

// 底层实现
public final int getAndAdd(int delta) {
 return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
 return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}



new AtomicInteger().getAndAdd(1);//获取到当前值并加1
// 底层实现
public final int getAndAdd(int delta) {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
int var5;
do {
   var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
} while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
return var5;
}

■ 工作中，不建议使用Unsafe 类，类名就提示你了"不安全"!

4、Unsafe 类

• 是CAS的核心类
• 可以像C的指针一样直接操作内存
• Unsafe类中的所有方法都是native修饰的，Unsafe类中的方法都可以直接调用操作系统底层资源去执行相应任务

//原子类
public final int getAndIncrement() {
     return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
}

private volatile int value;

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。

变量value用volatile修饰，保证了多线程之间的内存可见性。每次获取的值都是最新的。

5、CAS 带来的问题

• 循环时间长，可能死循环，开销很大
• ABA 问题
  • 解决ABA 问题： 带版本号的原子引用 AtomicStampedReference

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