CAS核心思想、底层实现

谁践踏了优雅 2024-04-06 12:58 47阅读 0赞

#### ★ 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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