什么是CAS？深入底层源码

原创已于 2024-08-23 14:44:51 修改 · 547 阅读

4 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java #开发语言

于 2024-05-24 23:37:25 首次发布

一、什么是CAS

CAS是 compare and swap 的缩写，意为“比较和交换”。本身并不是锁，却可以实现锁的功能，是一种无锁式并发编程技术。乐观锁。

他的具体过程（用自增1为例）：

步骤一：获取 i 值存在对象E中（E = i）；

步骤二：对E进行自增，自增后为V；

步骤三：重新获取i值和E比较，如果相同，就把i改成V；如果不相同继续读取 i 值重复步骤一二三操作，直到修改成功。

源码如下：

        AtomicInteger i = new AtomicInteger();
        i.incrementAndGet();

查看incrementAndGet()方法：

    public final int incrementAndGet() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1) + 1;
    }

查看getAndAddInt()方法：

public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
        int var5;
        do {
            var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));

        return var5;
    }

在这里使用了一个方法“compareAndSwapInt” 他的底层是由汇编语言实现的，其实现的逻辑就是比较和改变；

而在汇编语言使用的是：lock cmpxchg //防止在比较和修改两个操作之间有别的操作插入，对这个命令进行加锁。 cmpxchg == cas

二、ABA问题

ABA问题是什么：在步骤三时，有线程进来修改后又被别的线程修改回来了，虽然此时 i 和

E相同，但是其中并不是原子性了（别的线程抢占资源了）；

解决ABA问题：对修改的值添加一个版本号（每次修改后对版本号加1），步骤三比较的时候，不仅要比较值还要比较版本号。

三、长时间自旋问题

CAS 多与自旋结合。如果自旋 CAS 长时间不成功，会占用大量的 CPU 资源。

解决方法是：如果长时间自选失败，就让线程挂起。

四、多共享资源时保证原子性

CAS是针对一个共享资源可以保证原子性，对于多个共享资源如何解决：将多个共享资源放在一个对象里，使用AtomicReference关键字保证对象的原子性。