采用硬件提供原子操作指令实现的,即CAS。每次调用都会先判断预期的值是否符合,才进行写操作,保证数据安全。

CAS机制

CAS是英文单词Compare And Swap的缩写,翻译过来就是比较并替换。CAS机制当中使用了3个基本操作数:

(1)内存地址V,也就是AtomicInteger中的valueOffset。

(2)旧的预期值A,也就是getAndIncrement方法中的current。

(3)要修改的新值B,也就是getAndIncrement方法中的next。

CAS机制中,更新一个变量的时候,只有当变量的预期值A和内存地址V当中的实际值相同时,才会将内存地址V对应的值修改为B。下面我们来看一个具体的例子:

(1)在内存地址V当中,存储着值为10的变量。

(2)此时线程1想要把变量的值增加1。对线程1来说,旧的预期值A=10,要修改的新值B=11。

(3)但是,在线程1要提交更新之前,另一个线程2抢先一步,把内存地址V中的变量值率先更新成了11。

(4)此时,线程1开始提交更新,首先进行A和地址V的实际值比较(Compare),发现A不等于V的实际值,提交失败。

(5)线程1重新获取内存地址V的当前值,并重新计算想要修改的新值。此时对线程1来说,A=11,B=12。这个重新尝试的过程被称为自旋。

(6)这一次比较幸运,没有其他线程改变地址V的值。线程1进行Compare,发现A和地址V的实际值是相等的。

(7)线程1进行替换,把地址V的值替换为B,也就是12。

对比Synchronized,我们可以发现,Synchronized属于悲观锁,悲观地认为程序中的并发情况严重,所以严防死守。CAS属于乐观锁,乐观地认为程序中的并发情况不那么

严重,所以让线程不断去尝试更新。

但是CAS机制通常也存在以下缺点:

(1)ABA问题

如果V的初始值是A,在准备赋值的时候检查到它仍然是A,那么能说它没有改变过吗?也许V经历了这样一个过程:它先变成了B,又变成了A,使用CAS检查时

以为它没变,其实却已经改变过了;则可以加上版本号:1A-2B-3A

(2)CPU开销较大

在并发量比较高的情况下,如果许多线程反复尝试更新某一个变量,却又一直更新不成功,循环往复,会给CPU带来很大的压力。

(3)不能保证代码块的原子性

CAS机制所保证的只是一个变量的原子性操作,而不能保证整个代码块的原子性。比如需要保证3个变量共同进行原子性的更新,就不得不使用Synchronized了。

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