java的原子类 AtomicInteger 实现原理是什么?

最新推荐文章于 2025-05-28 09:00:00 发布
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原文链接：http://www.cnblogs.com/liuqing576598117/p/10565088.html
本文深入解析了CAS(CompareAndSwap)机制的工作原理，包括其在并发编程中的应用，如何通过比较并替换来保证数据的安全性，以及与Synchronized的对比。同时，文章也探讨了CAS机制的局限性，如ABA问题、CPU开销和代码块原子性等问题。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

采用硬件提供原子操作指令实现的，即CAS。每次调用都会先判断预期的值是否符合，才进行写操作，保证数据安全。

CAS机制

CAS是英文单词Compare And Swap的缩写，翻译过来就是比较并替换。CAS机制当中使用了3个基本操作数：

（1）内存地址V，也就是AtomicInteger中的valueOffset。

（2）旧的预期值A，也就是getAndIncrement方法中的current。

（3）要修改的新值B，也就是getAndIncrement方法中的next。

CAS机制中，更新一个变量的时候，只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时，才会将内存地址V对应的值修改为B。下面我们来看一个具体的例子：

（1）在内存地址V当中，存储着值为10的变量。

（2）此时线程1想要把变量的值增加1。对线程1来说，旧的预期值A=10，要修改的新值B=11。

（3）但是，在线程1要提交更新之前，另一个线程2抢先一步，把内存地址V中的变量值率先更新成了11。

（4）此时，线程1开始提交更新，首先进行A和地址V的实际值比较（Compare），发现A不等于V的实际值，提交失败。

（5）线程1重新获取内存地址V的当前值，并重新计算想要修改的新值。此时对线程1来说，A=11，B=12。这个重新尝试的过程被称为自旋。

（6）这一次比较幸运，没有其他线程改变地址V的值。线程1进行Compare，发现A和地址V的实际值是相等的。

（7）线程1进行替换，把地址V的值替换为B，也就是12。

      对比Synchronized，我们可以发现，Synchronized属于悲观锁，悲观地认为程序中的并发情况严重，所以严防死守。CAS属于乐观锁，乐观地认为程序中的并发情况不那么

严重，所以让线程不断去尝试更新。

但是CAS机制通常也存在以下缺点：

（1）ABA问题

       如果V的初始值是A，在准备赋值的时候检查到它仍然是A，那么能说它没有改变过吗？也许V经历了这样一个过程：它先变成了B，又变成了A，使用CAS检查时

以为它没变，其实却已经改变过了;则可以加上版本号：1A-2B-3A

（2）CPU开销较大

     在并发量比较高的情况下，如果许多线程反复尝试更新某一个变量，却又一直更新不成功，循环往复，会给CPU带来很大的压力。

（3）不能保证代码块的原子性

     CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作，而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新，就不得不使用Synchronized了。

转载于:https://www.cnblogs.com/liuqing576598117/p/10565088.html

aixie1947
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