JUC之CAS

比眉伴天荒 2021-12-22 07:29 278阅读 0赞

本文乃个人拙见，如有错误，欢迎指出，不能误导新人

上一节讲到了volatile，知道了volatile的三个特性，并且知道了不具备原子性，那么怎么解决这个问题呢？  
这个时候就引出了JUC下面的java.util.concurrent.atomic（原子）包，  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
在这个包里面我们看到了好多以Atomic开头的类，其中就有AtomicInteger，这个就是来保证原子性的一个类？我们来操作一下。如下图，可以看到使用AtomicInteger之后结果是20000，也就是说不存在原子操作割分的情况，那么为什么这个类是怎么实现的呢？这个时候就引出了我们的主题CAS。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## CAS ##

点进incrementAndGet方法，如下图，可以看到里面是用unsafe类来实现的，那么问题来了，什么是unsafe类呢？这个问题留到后面再解决，我们直接点进getAndAddInt方法。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
这里的第一个参数var1是要增加的那个int值，var2表示再内存的偏移量（这个偏移量是用来找到对象地址的），var4表示增加的值，var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);这行代码表示找到内存中的值，接着，compareAndSwapInt方法表示，var1偏移var2之后的值和var5是否相等，相等就设置为var5+var4不相等就返回false，然后继续进入do循环，拿到对象值进行比较，反复循环，这种操作叫做**自旋**，而compareAndSwapInt这个方法首字母就叫做**CAS**，CAS是一种思想，比较并交换，compareandswap,也可以叫做compareandset，那么问题来了，compareAndSwapInt（）这个方法是不是具有原子性呢，这个方法是unsafe类中调用的，这个方法是调用的java native interface来实现的（JNI），就是java可以调用本地的方法，调用C来操作CPU指令来完成操作，而cpu指令中的这段代码是加上lock锁了的，所以CAS操作具有原子性。所以使用原子类就可以将volatile的原子性的问题解决了。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 思考 ##

volatile是轻量级的锁，使用CAS实现原子性，来达到和synchronized的功能，主要思想还是读数据和写数据的分离，在一般的业务中读数据占了整个数据操作的绝大部分，而这个时候因为要兼顾写操作所以使用synchornized，而synchornized会把读写都锁上，这个时候就出现了volatile，可见性的存在是的读操作的时候不去加锁，再少量写操作的时候进行CAS操作，但是当这种写操作的比例变大的时候，就是要进行频繁的CAS，而这个时候只有一个能CAS，其他的都要等待，就会不停的自旋，消耗很多资源，所以如果自旋的次数很多的时候可以进行锁住，这就是1.6之后的synchronized优化，在自旋了一次之后进行加锁，当然根据读数据与写数据的比例，可以对自旋的次数进行平衡取舍，这大概就是CAS思想了吧。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211220/6f937ebe418a478d92a79fc501c93fca.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20211220/d1afcea59ae14b98a2f048d3724cccd6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20211220/8d350432852e4c9b81361221c1b8ff07.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ppYW5qdW5fZmVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20211220/bdd2af410b8f41959b3ef8cc57f89aa0.png