目录
一.CAS基本概念及运用
二.CAS底层原理1
三.CAS底层原理2
四.CAS的缺点
一.CAS基本概念及运用
CAS表层意思就是compareAndSet即比较并交换
CAS的全称为Compare-And-Swap ,它是一条CPU并发原语,比较工作内存值(预期值)和主物理内存的共享值是否相同,相同则执行规定操作，否则继续比较直到主内存和工作内存的值一致为止。这个过程是原子的
(AtomicInteger类主要利用CAS(compare and swap)+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)
代码如下：
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class CASDemo {
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(6);
//compareAndSet(int expect,int update) 如果期望值expect与工作内存中的值相同则修改 否则修改失败
//与期望值相同 atomicInteger修改为2021
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(6,2021)+"t current data is "+atomicInteger.get());//true
//上述操作atomicInteger修改为2021与期望值6不同 所以修改失败
System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(6,2022)+"t current data is "+atomicInteger.get());//false
}
}
结果如下：
分析：首先我们new的atomicInteger对象传的值是6，compareAndSet(int expect，int update)是底层的参数，第一组传的值是compareAndSet(6，2021)，这里的expect=6与atomicInteger=6的值对比后发现一样，则返回true，把atomicInteger的值更新为2021，同理第二组传的值是compareAndSet(6，2022)，这里的expect=6与atomicInteger=2021的值对比后发现不一样，则返回false，atomicInteger的值不更新且仍然为2021
二.CAS底层原理1
为什么说CAS能保证原子性？线程安全？
①CAS并发原语提现在Java语言中就是sun.misc包下的UnSaffe类中的各个方法.调用UnSafe类中的CAS方法,JVM会帮我实现 CAS汇编指令. 这是一种完全依赖于硬件 功能,通过它实现了原子操作,再次强调,由于CAS是一种系统原语,原语属于操作系统用于范畴,是由若干条指令组成,用于完成某个功能的一个过程,并且原语的执行必须是连续的,在执行过程中不允许中断,也即是说CAS是一条原子指令,不会造成所谓的数据不一致的问题
②getAndIncrement()方法
首先先来看getAndIncrement()的源码，它里面使用了getAndAddInt()的方法，传了this，valueoffset，i三个参数
继续点开getAndAddInt()方法
这个方法就是CAS思想，var 1对应this当前对象，var 2对应valueOffset地址偏移量，var 4对应i：1，当执行var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);时，把var 1当前对象以及var 2地址偏移量赋值给var 5，执行while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));时，var 1和var 5对比，如果相同，则值没有被动过，然后var 5+var 4，并返回true，再取反得到false退出循环。反之，值被修改过，则再次进入循环。
③unSafe类(rt.jar下的原生类)
是CAS的核心类,由于Java 方法无法直接访问底层 ,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的内存数据.UnSafe类在于sun.misc包中,其内部方法操作可以向C的指针一样直接操作内存,因为Java中CAS操作依赖于UnSafe类的方法
注意:UnSafe类中所有的方法都是native修饰的,也就是说UnSafe类中的方法都是直接调用操作底层资源执行响应的任务
变量ValueOffset是该变量在内存中的偏移地址,UnSafe就是根据内存偏移地址获取数据的！
变量value和volatile修饰,保证了多线程之间的可见性！
三.CAS底层原理2
小结：
(1)CAS：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，否则继续比较直到主内存和工作内存中的值一致为止。
(2)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。
四.CAS的缺点
①循环时间长开销大
我们可以看到getAndAddInt方法执行时，有个do while，如果CAS失败，会一直进行尝试，如果CAS长时间不成功，可能给CPU带来很大的开销
tips：Unsafe类+CAS(自旋锁)
②只能保证一个共享变量的原子性
当对一个共享变量执行操作时，我们可以使用循环CAS方式来保证原子性
对多个共享变量操作时，循环CAS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ABA问题
小知识点：CAS用了一种折中的方法，没有加锁，允许多线程并发修改，并发性加强，采用互相比较的方式。
synchronized是加锁，同一时间段只有一个线程过来，完成一个线程才能开启另外一个线程，并发性下降。
