一、前言
cas 一般认为是 compare and swap 也可以认为是 compare and set
cas 涉及三个值
（1） P 变量内存地址
（2）E 期望值 ,CPU 做计算之前拿出来的旧值
(3) X 需要设置的新值
原子操作为： 拿出内存地址当前的值 A ,比较 A == E ? 是 ： 设置 P 内存的值为 X 否：结束。。失败
(1) 第一篇 话说 synchronized 画过 CAS 的流程图 咱们再来一张？
(2) CAS 面试经常问的一个是 ABA 问题 什么是 ABA ? 上图
(3) 有人说 ABA 不影响啊 我反正期望的值是 A 你最后是 A 就得了呗
这个还要看具体的业务，拿生活中例子来说，银行职员小孙，偷拿了银行 100 万，
然后去投资赚了 20 万，最后把 100 万还回去。 你细品。。 银行能允许吗
（4）ABA 的解决方案 版本 version 怎么解决 ？
二、DEMO
1. CAS 简单使用
假如有一个值 int count ，2 个线程 每个线程给 count 加 5000 次 1
按道理说 每个人给你 5000 你应该有 1 万块
public class CasTest { public static int count = 0; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Sub("第一个").start(); new Sub("第二个").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5); System.out.println("count="+CasTest.count); }}
class Sub extends Thread{ private String name; public Sub(String name) { this.name = name; } public void run() { System.out.println(name+"开始+"); for (int i = 0; i < 5000; i++) { try { CasTest.count = CasTest.count+1; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(name+"加完了.."); }}
执行结果：第一个开始+第二个开始+第一个加完了..第二个加完了..count=6811
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解决方案 1 加锁 synchronized 或者 lock 都可以
public class CasTest02 { public static Integer count = 0; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Sub02("第一个").start(); new Sub02("第二个").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5); System.out.println("count="+CasTest02.count); }}
class Sub02 extends Thread{ private String name; public Sub02(String name) { this.name = name; } public void run() { System.out.println(name+"开始+"); for (int i = 0; i < 500; i++) { try { // 加锁 synchronized (CasTest02.class) { CasTest02.count = CasTest02.count+1; } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(name+"加完了.."); }}
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解决方案 2： CAS java 自带的原子类 AtomicInteger
读者读到这里可以了解一下 LongAdder
public class CasTest03 { public static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Sub03("第一个").start(); new Sub03("第二个").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5); System.out.println("count="+CasTest03.count); }}
class Sub03 extends Thread{ private String name; public Sub03(String name) { this.name = name; } public void run() { System.out.println(name+"开始+"); for (int i = 0; i < 5000; i++) { // 加锁 CasTest03.count.incrementAndGet(); } System.out.println(name+"加完了.."); }}执行结果：第一个开始+第二个开始+第二个加完了..第一个加完了..count=10000
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2. ABA 问题
这里简单复现一个 ABA 问题 可能不是很精确 读者朋友体会意思即可
public class CasTest04 { public static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{
count.compareAndSet(0,1); count.compareAndSet(1,0); System.out.println("线程1 把count从0 修改为1 再从1 修改为0 "); },"线程1").start();
new Thread(()->{ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 这里是0 但是已经不是他所希望的那个0 了 count.compareAndSet(0,4); System.out.println("线程2 把count 从0 修改为4"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } },"线程2").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5); System.out.println("count="+count); }}执行结果：线程1 把count从0 修改为1 再从1 修改为0 线程2 把count 从0 修改为4count=4
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ABA 解决 加版本
public class CasTest05 { public static AtomicStampedReference<Integer> count = new AtomicStampedReference<>(0,0); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ try { // 等1秒 让线程2拿到版本 TimeUnit.SECONDS.sleep(1); boolean res = count.compareAndSet( 0, 1, count.getStamp(), count.getStamp() + 1); boolean res2 = count.compareAndSet (1, 0, count.getStamp(), count.getStamp() + 1); System.out.println("线程1 把count从0 修改为1 再从1 修改为0 " + ( res2 ? "成功！":"失败！")); }catch (Exception r){ r.printStackTrace(); }
},"线程1").start();
new Thread(()->{ try { // 版本 int stamp = count.getStamp(); TimeUnit.SECONDS.sleep(2); // 这里是0 但是已经不是他所希望的那个0 了 版本已经变了 boolean res = count.compareAndSet(0,4,stamp,stamp+1); System.out.println("线程2 把count 从0 修改为4" + ( res ? " 成功！":" 失败！")); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } },"线程2").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5); System.out.println("count="+count.getReference()); }}
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三、 假装学术讨论
/** * @author 木子的昼夜 */public class CasTest { public static void main(String[] args) { // JUC包里的原子类 线程安全的 AtomicInteger ai = new AtomicInteger(); // 加1 并返回 Integer res = ai.incrementAndGet(); System.out.println(res); // 上边这句话的意思相当于 int i = 0; i = i+1; int resi = i; System.out.println(resi); }}
/** * Atomically increments by one the current value. * 当前值自动加1 * @return the updated value * 返回更新了的值 */ public final int incrementAndGet() { return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1; }
// Unsafe.java#getAndAddInt public final int getAndAddInt(Object obj, long offset, int step) { int E; do { var5 = this.getIntVolatile(obj, offset); // 这里不一定能一次就成功哦 会执行多次 // 跟一个姑娘表白 一次不成 你就灰溜溜走了 ？ 活该单身.. } while(!this.compareAndSwapInt(obj, offset, E, E + step));
return var5; } // Unsafe.java#getIntVolatile 这个方法是获 对象obj 内存开始地址 相对偏移位置offset 对应的值 // 说白了 就是获取对象对应字段的值 public native int getIntVolatile(Object obj, long offset);
// public final native boolean compareAndSwapInt( Object obj, // 被修改属性的对象 long offset, // 被修改字段相对于当前对象内存首地址偏移量 可以通过他直接去内存拿数据 int E, // 期望值 int X);// 需要设置的新值
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// obj设置属性的对象 offset 字段相对于类内存起始位置偏移量 e期望值 x要设置的值
UNSAFEENTRY(jboolean, UnsafeCompareAndSetInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x)) {
// 转换对象格式 jobject- > oop
oop p = JNIHandles::resolve(obj);
if (p == NULL) {
// 获取filed对应的内存地址 对象起始地址+偏移量
volatile jint addr = (volatile jint)indexoopfrom_field_offset_long(p, offset);
// 把addr内存对应的值 设置为x 前提是内存值要等于e
return RawAccess<>::atomic_cmpxchg(addr, e, x) == e;
} else {
//
assertfieldoffset_sane(p, offset);
return HeapAccess<>::atomiccmpxchgat(p, (ptrdiff_t)offset, e, x) == e;
}
} UNSAFE_END
// 这里就调用了 atomic_cmpxchg： 系统方法 ： 原子比较并交换计数值。
atomiccmpxchg(void* addr, T comparevalue, T new_value) {
if (ishardwiredprimitive<decorators>()) {
const DecoratorSet expandeddecorators = decorators | ASRAW;
return PreRuntimeDispatch::atomiccmpxchg<expandeddecorators>
(addr, comparevalue, newvalue);
} else {
return RuntimeDispatch<decorators, T, BARRIERATOMICCMPXCHG>::atomic_cmpxchg
(addr, comparevalue, newvalue);
}
}
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再底层就是系统级别的实现了，CPU 实现 Atomic ，我也是看文章看得，说是有 2 中方式
使用总线锁 总线就是老大 CPU 小 c 给总线发一个 LOCK 信号 总线收到之后 小 c 就独占共享内存了，其他 CPU
就没有使用权限了 ，数据夸缓存行时使用总线锁 这时候不能用缓存锁
使用缓存锁 大多数时候 我们只需要保证对某一块内存的操作时原子性即可，缓存锁就是如果内存区域被缓存再处理器的缓存行中，并且操作的时候缓存行被锁定了，那么当处理器计算完回写到内存时，处理器就把缓存行的地址修改了，如果这时有两一个处理器回写数据到缓存行，咦？ 失效了。。
下边连接是我准备写文章的目录，如果有读者觉得需要添加，请微信公众直接发消息给我。
https://www.processon.com/view/link/5f57817963768959e2dc7dca
最后附上自己公众号刚开始写 愿一起进步：
注意： 以上文字 仅代表个人观点，仅供参考，如有问题还请指出，立即马上连滚带爬的从被窝里出来改正。
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