CAS

Java CAS算法

前言：

在之前的Java并发关键字volatile详解一文中，得出结论，对于像 i++这样的复合操作，volatile是不能保证其原子性，而为了保证原子性，在java.util.concurrent.atomic包下面提供了很多原子型的方法和数据类型。比如我们常用的AtomicInteger，AtomicBoolean,AtomicLong等类型的数据，这些都能保证原子性。那么问题来了，他们是如何做到保证原子性的呢？这就涉及到了CAS算法,也就是本文的主题。

CAS算法：CompareAndSwap

• 概述：

  CAS翻译过来就是：比较并且交换。而怎么交换呢？如下详解：

• 详解：

  

  如图所示，在主内存中有一个值V=0，线程1读取该值以后，存入自己的内存中，也就是exceptVal，这个值是主内存值V的一个副本，也叫期望值。当线程1里的方法对读取到的值进行操作（不会把exceptVal修改，而是重新复制一份去操作），比如修改为1，此时有一个新值，假定为X=1，也就是说把exceptVal的副本修改为1。

  然后把这个修改过的值重新写回到主内存，此时就需要把exceptVal和V进行比较，如果两个一样，那说明原来的值没有被修改过（暂时忽略ABA问题），然后进行回写。如果两个值不一样，那说明主内存里面的值被修改过了，则执行自旋。

  自旋代码：（仅仅是其中一种情况）

  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;
      }
  

  自旋的大概流程就是，当发现exceptVal和V不一样时，那就说明V被其他线程修改了，然后去主内存里再读取一次V，重复执行上一次对V的操作流程，执行完再进行比较，如果两个值一样，则回写，不一样再次重复上述操作，直到exceptVal和V一样。

• ABA问题：

  在上面的CAS算法中，存在一个问题，当线程1读取完主内存的数据V以后，如果线程2把V修改成了1，假设还有一个线程3，又把V修改回了0，当线程1进行exceptVal和V比较时，会发现值是一样的。