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CAS

如果说锁是悲观策略（悲观的看待每次操作都会产生冲突，因此需要阻塞其他线程），那么CAS就是乐观策略（乐观认为每次操作都不会产生冲突，即无锁状态，不会阻塞其他线程）。

如果出现冲突，就使用compareAndSwap判断并改变值，一直重试直到成功。

操作过程

CAS 操作包含三个操作数 —— 内存位置（V）、预期原值（A）和新值(B)

通过内存地址找到最新值与期望值比较，如果相等，替换成新值。

unsafe可以直接操作内存

通过this（对象）和valueOffset（value在对象中的偏移地址）就可以获得value，如果value和expect相等，那么可以赋值update

 // 调用了unsafe的compareAndSwap方法  
 public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
         return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
    }

原子性CAS源码

1.valueOffset通过unsafeo.bjectFieldOffset获得在value变量在主存对象中的偏移地址。

这个value时volatile，保证了多线程之间的可见性。但修改后，会对所有线程可见，保证是最新值

 private static final long valueOffset;
 private volatile int value;
 
     static {
         try {
         // 获取value变量在对象内存中的偏移量, 赋值给valueOffset
             valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

2.那么通过对象和偏移地址即可定位到value，获得最新value-v5

3.compareAndSwapInt操作是如果发现之前获取的v5不是最新值（重写获取了一下最新的value与v5不一样），那么就操作失败，循环重试

 //原子类的+1方法
 public final int getAndIncrement() {
     // 参数1：当前对象，参数2：变量在变量中的偏移地址 参数3：增加1
         return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }
 
 
 public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
         int var5;
         do {
             // 通过对象和偏移地址得到value变量
             var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
             // 如果在循环期间有其他线程操作导致var5不是最新值了，就不改变，一直重试
        } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
 
         return var5;
    }

问题

ABA问题

CAS获取值和赋值期间发生了多次操作，但是多次操作后最新值和获取值一样，也会CAS成功

增加版本号来解决，每当进行一次操作，就会增加版本号。即使值一样，但是版本号不一样也不能赋值成功。 AtomicStampedReference带有时间戳，实现了该思路

自旋时间长

线程修改失败会自旋直到成功，长期会消耗CPU资源。当竞争激烈的时候，多个线程一直自旋会消耗大量CPU资源

JVM支持处理器提供的`pause指令

第一它可以延迟流水线执行指令,使CPU不会消耗过多的执行资源，
第二它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突（memory order violation）而引起CPU流水线被清空（CPU pipeline flush），从而提高CPU的执行效率。

只能保证一个变量的原子性操作

目标只能是一个变量，对多个变量就不能保证原子性。（CAS是对cmpxchg执行的封装，一次只能原子性的修改一个变量）

因此如果要操作多个变量，可以将多个变量合并成一个变量来操作。如a =s ,b = 1合并成 ab =s1

java 并发基础-CAS

CAS

操作过程

原子性CAS源码

问题