java基础----CAS

一.什么是cas

　　CAS的全称是Compare-And-Swap，他是一条CPU并发原语。

　　java中的CAS，都是通过unsafe类实现的，其主要的操作是，当一个线程从主内存拿到一个变量到自己工作内存，并经过计算处理，准备写回主内存的时候，会首先比对当前主内存的变量指向的内存地址里面的值，与期望值（线程一开始拿变量时，变量对应的值）是否相等，如果相等，则表示没有其他线程对这个变量操作过，随后就将要更新的值写进主内存中。假如不相等，则表示有线程修改过这个变量，则会把主内存中变量的最新值拿回去，重新做一次计算操作，以此循环。

二.cas的底层原理

下面是java atomicInteger的代码：

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

下面是unsafe.class中的代码(这个类是java的原生类，在jdk的rt.jar/sun/misc里面)：

//第一个参数var1为给定对象，var2为对象内存的偏移量，通过这个偏移量迅速定位字段并设置或获取该字段的值，
//var5表示期望值，var4表示要添加的数值
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;
}

       一般来说，java无法直接访问底层系统，需要通过本地native方法来访问，而unsafe相当于一个后门，基于该类可以直接操作特定的内存。

　　可以看出，unsafe类可以直接操作指针，根据给定的对象和内存偏移量迅速地获取到变量值。在do...while中，首先根据对象和内存偏移量拿到一个值作为期望值，然后在while的条件语句中，再一次根据对象和内存偏移量获取变量的当前值，并与期望值作出对比，如果相等，则加上var4。假如不相等，则从新获得期望值，并循环。

三.CAS的缺点

　　最明显的一点，CAS有可能出现一个很长的循环，假如线程一直没有写成功，那他就会一直自旋，非常消耗CPU资源。而且它只能保证一个共享变量的操作，对于多变量操作，只能加锁。

　　其次就是ABA问题，导致ABA问题的原因是两个线程的工作时间差距太大。例如线程a需要10秒，线程b需要2秒，它们同时从主线程中拿到x1并开始工作，在10秒中，线程b先把x1改成x2，x2改成x3。。。。最后x3又该回去x1，这时候线程a算出结果x4并对主内存中的变量进行CAS操作，通过比较期望值和现时变量的值发现是一致的，就认为这段时间里面没有其他线程对变量进行修改过，但是实际上，这个变量以及是被修改过多次了。

java基础----CAS

原文：https://www.cnblogs.com/QicongLiang/p/13641067.html