JUC并发编程第七章——CAS

1 原子类

Java.util.concurrent.atomic

2 没有CAS之前

多线程环境中不使用原子类保证线程安全i++（基本数据类型）

常用synchronized锁，但是它比较重 ，牵扯到了用户态和内核态的切换,效率不高。

public class T3
{
    volatile int number = 0;
    //读取
    public int getNumber()
    {
        return number;
    }
    //写入加锁保证原子性
    public synchronized void setNumber()
    {
        number++;
    }
}

3 使用CAS之后

• 多线程情况下使用原子类保证线程安全（基本数据类型）

public class T3
{
    volatile int number = 0;
    //读取
    public int getNumber()
    {
        return number;
    }
    //写入加锁保证原子性
    public synchronized void setNumber()
    {
        number++;
    }
    //=================================
    //下面是新版本
    //=================================
    AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();

    public int getAtomicInteger()
    {
        return atomicInteger.get();
    }

    public void setAtomicInteger()
    {
        atomicInteger.getAndIncrement();//先读再加
    }
}

• 类似于乐观锁

4 CAS是什么？

4.1 CAS基本知识

compare and swap的缩写，中文翻译成比较并交换,实现并发算法时常用到的一种技术。它包含三个操作数——内存位置、预期原值及更新值。

执行CAS操作的时候，将内存位置的值与预期原值比较：
如果相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值，
如果不匹配，处理器不做任何操作，多个线程同时执行CAS操作只有一个会成功。

4.2 CAS原理

CAS （CompareAndSwap）
CAS有3个操作数，位置内存值V，旧的预期值A，要修改的更新值B。
当且仅当旧的预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做或重来*

当它重来重试的这种行为成为—自旋！

4.3 CAS Demo代码

多线程情况下使用原子类保证线程安全（基本数据类型）

public class CASDemo
{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(5);

        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 2022)+"\t"+atomicInteger.get());
        System.out.println(atomicInteger.compareAndSet(5, 1024)+"\t"+atomicInteger.get());
    }
}
//true 2022
//false 2022

注意：compareAndSet方法有两个参数，第一个参数是希望当前的atomicInterger是多少 (一般就是我们从主内存中拿取当前atomicInterger时候的值) ，第二个参数是希望修改为多少，如果当前atomicInterger的值是我们希望的值，就会修改为我们希望修改的值，反之不会修改。

4.4 硬件级别的保证

CAS是JDK提供的非阻塞原子性操作，它通过硬件保证了比较-更新的原子性

它是非阻塞的且自身具有原子性，也就是说这玩意效率更高，因为它不用加synchronized这样的重锁，不涉及用户态和内核态的切换（synchronized是基于底层操作系统的Mutex Lock实现的，每次获取和释放锁都会带来用户态和内核态的切换）且通过CPU源语级别的硬件保证，说明这玩意更可靠

CAS是一条CPU的原子指令 (cmpxchg指令)，不会造成所谓的数据不一致问题，Unsafe类提供的CAS方法（如compareAndSwapXXX）底层实现即为CPU指令cmpxchg。执行cmpxchg指令的时候，会判断当前系统是否为多核系统，如果是就给总线加锁，只有一个线程会对总线加锁成功 (也就是说只会有一个线程进来)，加锁成功之后会执行cas操作，也就是说CAS的原子性实际上是CPU实现独占的，比起用synchronized重量级锁， 这里的排他时间要短很多， 所以在多线程情况下性能会比较好。

4.5 源码分析

private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

//compareAndSet
//发现它调用了Unsafe类
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
        return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, updat