「Java」手把手理解 CAS 实现原理，学习 linux 编程

参数 var1：表示要操作的对象

参数 var2：表示要操作对象中属性地址的偏移量

参数 var4：表示需要修改数据的期望的值

参数 var5：表示需要修改为的新值

• 此处描述一下?偏移量?的概念？

这里的偏移量就像我们【new】一个对象，对象的地址就是【0x001】，那么 value 的地址就是【0x002 = 0x001 + 1】，

【+1】就是偏移量。

• CAS 的实现原理是什么？

CAS 通过调用 JNI 的代码实现（JNI：Java Native Interface），允许 java 调用其他语言，

而【compareAndSwapXXX】系列的方法就是借助“C 语言”来调用 cpu 底层指令实现的。

以常用的【Intel x86】平台来说，最终映射到 cpu 的指令为【cmpxchg】（compareAndChange），

这是一个原子指令，cpu 执行此命令时，实现比较替换操作。

• 那么问题来了，现在计算机动不动就上百核，【cmpxchg】怎么保证多核下的线程安全？

系统底层进行 CAS 操作时，会判断当前系统是否为多核系统，如果是，就给【总线】加锁，

只有一个线程对总线加锁成功， 加锁成功之后会执行 CAS 操作，也就是说 CAS 的原子性是平台级别的。

• 那么问题又来了，CAS 这么流批，就不会有什么问题么？

1》高并发下，其他线程会一直处于自旋阻塞状态

2》ABA 问题（重要）

• 什么是 ABA 问题呢？

CAS 需要在操作值的时候，检查下值有没有发生变化，如果没有发生变化则更新，

但是可能会有这样一个情况，如果一个值原来是 A，在 CAS 方法执行之前，被其他线程修改为了 B，然后又修改回成 A，

此时 CAS 方法执行之前，检查的时候发现它的值并没有发生变化，但实际却变化了，这就是【CAS 的 ABA】问题。

• 话不多说，我们这里用代码来模拟一下 ABA 问题：

public class CasABADemo1 {

private static Atomi

【一线大厂Java面试题解析+核心总结学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义】
浏览器打开：qq.cn.hn/FTf 免费领取

cInteger count = new AtomicInteger(0);

public static void main(String[] args) {

System.out.println("mainThread 当前 count 值为： " + count.get());

Thread mainThread = new Thread(() -> {

try {

int expectCount = count.get();

int updateCount = expectCount + 1;

System.out.println("mainThread 期望值：" + expectCount + ", 修改值：" + updateCount);

Thread.sleep(2000);//休眠 2000s ，释放 cpu

boolean result = count.compareAndSet(expectCount, updateCount);

System.out.println("mainThread 修改 count ： " + result);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

});

Thread otherThread = new Thread(() -> {

try {

Thread.sleep(20);//确保主线程先获取到 cpu 资源

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

count.incrementAndGet();

System.out.println("其他线程先修改 count 为：" + count.get());

count.decrementAndGet();

System.out.println("其他线程又修改 count 为：" + count.get());

});

mainThread.start();

otherThread.start();

}

}

结果：

mainThread 当前 count 值为： 0

mainThread 期望值：0, 修改值：1

其他线程先修改 count 为：1

其他线程又修改 count 为：0

mainThread 修改 count ： true

最后结果可以看出【mainThread】修改成功，但是【mainThread】获取到的【expectCount】虽然也是 1，但已经不是曾经的【expectCount】。

• 如何解决 ABA 问题呢？

解决 ABA 最简单的方案就是给值加一个版本号，每次值变化，都会修改他的版本号，

CAS 操作时都去对比次版本号。

• java 中提供了一种版本号控制的方法，可以解决 ABA 问题：

public boolean compareAndSet(V expectedReference, V newReference, int expectedStamp, int newStamp)