CAS底层原理

我们以这段代码为例进行讲解：

class MyData{

    AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();

    public void addMyAtomic(){
        atomicInteger.getAndIncrement();
    }
}


public class VolatileDemo {


    public static void main(String[] args) {
        MyData myData = new MyData();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    myData.addPlusPlus();
                    myData.addMyAtomic();
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }

        //需要等待上面20个线程全部计算完成后，再用main线程取得最终的结果看是多少
        while (Thread.activeCount() > 2){
            Thread.yield();
        }

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t AtomicInteger type,finally number value:" + myData.atomicInteger);
    }
}

上面得出来的结果是20000，那么 getAndIncrement()方法是如何保证原子性的呢？我们还是有些不太理解。

那么接下来我们就提出原语这个词

CAS的全称为Compare-And-Swap，它是一条CPU并发原语它的功能是判断内存某个位置是否为预期值，如果是则更新为新的值，这个过程是原子的。

        CAS并发原语体现在Java语言中就是sun.misc.Unsafe类的各个方法，调用UnSafe中的CAS方法，JVM会帮我们实现出CAS汇编指令，这时一种完全依赖于硬件的功能，通过他实现了原子操作，再次强调，由于CAS是一种系统原语，原语属于操作系统用语范畴，是由若干条指令组成的，用于完成某个功能的一个过程，并且原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断，也就是说CAS是一条CPU的原子指令，不会造成所谓的数据不一致问题。

CAS并发原语的特点

我们先来看一下它的底层实现：

Unsafe类中的compareAndSwapInt，是一个本地方法，该方法的实现位于unsafe.cpp中，该方法中的Atomic::cmpxchg(x,addr,e) ==e;实现比较替换（参数x是即将更新的值，参数e是原内存的值）

缺点：

1.循环时间长开销大（多个线程一直循环CPU飙高）

2.只能保证一个共享变量的原子操作（this+偏移量指定的那个变量）

3.ABA问题

总结：CAS比较当前工作内存中的值和主内存中的值，如果相同则执行规定操作，否则继续比较直到主内存和工作内存中的值一致为止。