java：CAS、ABA问题详解

爱被打了一巴掌 2023-01-05 05:25 107阅读 0赞

### 1、java中的原子性操作 ###

所谓原子性操作，是指执行一系列操作时，这些操作要么全部执行，要么全部不执行，不存在只执行其中一部分的情况。

### 2、CAS方法 ###

CAS即Compare and Swap，其是JDK提供的非阻塞原子性操作，它通过硬件保证了比较-更新操作的原子性。CAS有四个操作数，分别为：对象内存地址、对象中的变量的偏移量、变量预期值和新的值。其操作含义为：如果对象obj中内存偏移量为valueOffset的变量为expect，则使用新的值update替换旧的值expect。也就是说，更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B。这是处理器提供的一个原子性指令。

### 3、ABA问题 ###

比如说一个线程one从内存位置V中取出A，这时候另一个线程two也从内存中取出A，并且two进行了一些操作变成了B，然后two又将V位置的数据变成A，这时候线程one进行CAS操作发现内存中仍然是A，然后one操作成功。

尽管线程one的CAS操作成功，但是不代表这个过程就是没有问题的。

### 4、Unsafe类 ###

**getUnsafe方法源码：**

@CallerSensitive
        public static Unsafe getUnsafe() {
            Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
            if (!VM.isSystemDomainLoader(caller.getClassLoader()))
                throw new SecurityException("Unsafe");
            return theUnsafe;
        }

*  VM.isSystemDomainLoader(caller.getClassLoader())：这里判断是不是Bootstrap加载器加载了TestUnSafe.class。如果没有这个限制，那么我们的应用程序就可以随意使用Unsafe做事情了，而Unsafe类可以直接操作内存，这是不安全的，所以JDK开发组特意做了这个限制，不让开发人员再正规渠道使用Unsafe类，而是在rt.jar包里面的核心类中使用Unsafe功能。

**我们可以使用万能的反射来获取Unsafe实例方法：**

public class UnSafeTest2 {
        static final Unsafe unsafe;
    
        static final long stateOffset;
    
        private volatile long state = 0;
    
        static {
            try {
                // 使用反射获取Unsafe的成员变量theUnsafe
                Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
    
                // 设置为可存取
                field.setAccessible(true);
    
                // 获取该变量的值
                unsafe = (Unsafe) field.get(null);
    
                // 获取state在UnsafeTest2中的偏移量
                stateOffset = unsafe.objectFieldOffset(UnSafeTest2.class.getDeclaredField("state"));
            }catch (Exception e) {
                System.out.println(e.getLocalizedMessage());
                throw new Error(e);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            UnSafeTest2 test2 = new UnSafeTest2();
            Boolean flag = unsafe.compareAndSwapInt(test2, stateOffset, 0, 1);
            System.out.println(flag);
        }
    }