Java中的CAS操作

最新推荐文章于 2025-05-05 10:00:00 发布

藿香正气

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CAS（Compare and Swap）是JDK提供的非阻塞原子性操作，通过Unsafe类实现。它涉及三个操作数：内存位置、偏移量和新旧值。然而，CAS存在ABA问题，即值在修改后又变回原来的值，导致错误判断。为解决此问题，JDK提供了AtomicStampedReference类，使用时间戳来防止ABA问题。

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CAS（Compare and Swap），JDK提供的非阻塞原子性操作，通过硬件保证了比较-更新操作的原子性。
JDK里面的Unsafe类提供了一系列compareAndSwap*方法：

public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5);

    public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

    public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);

CAS有四个操作数，分别为：对象内存位置、对象中的变量的偏移量、变量预期值和新的值。

ABA问题

线程1首先获取变量X的值为A，然后使用CAS操作修改为B。在执行CAS之前，线程2修改了X的值为B，又改为A。所以线程1执行CAS时X的值为A，但这个A以及不是线程1获取时的A了。

ABA问题的产生是因为变量的状态值发生了环形转换，A -> B -> A。
如果变量的值只能朝着一个方向转换，A -> B -> C，不能构成环形，就不会存在问题。
JDK中的AtomicStampedReference类给每个变量的状态值都配备了一个时间戳，从而避免了ABA问题。

public boolean compareAndSet(V   expectedReference,
                                 V   newReference,
                                 int expectedStamp,
                                 int newStamp) {
        Pair<V> current = pair;
        return
            expectedReference == current.reference &&
            expectedStamp == current.stamp &&
            ((newReference == current.reference &&
              newStamp == current.stamp) ||
             casPair(current, Pair.of(newReference, newStamp)));
    }