在翻阅AQS(AbstractQueuedSynchronizer)类的过程中，发现其进行原子操作的时候采用的是CAS。涉及的代码如下：

   1:    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
   2:      private static final long stateOffset;
   3:      private static final long headOffset;
   4:      private static final long tailOffset;
   5:      private static final long waitStatusOffset;
   6:      private static final long nextOffset;
   7:   
   8:      static {
   9:          try {
  10:              stateOffset = unsafe.objectFieldOffset
  11:                  (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));
  12:              headOffset = unsafe.objectFieldOffset
  13:                  (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head"));
  14:              tailOffset = unsafe.objectFieldOffset
  15:                  (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail"));
  16:              waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset
  17:                  (Node.class.getDeclaredField("waitStatus"));
  18:              nextOffset = unsafe.objectFieldOffset
  19:                  (Node.class.getDeclaredField("next"));
  20:   
  21:          } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
  22:      }
  23:   
  24:      /**
  25:       * CAS head field. Used only by enq.
  26:       */
  27:      private final boolean compareAndSetHead(Node update) {
  28:          return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);
  29:      }
  30:   
  31:      /**
  32:       * CAS tail field. Used only by enq.
  33:       */
  34:      private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
  35:          return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);
  36:      }
  37:   
  38:      /**
  39:       * CAS waitStatus field of a node.
  40:       */
  41:      private static final boolean compareAndSetWaitStatus(Node node,
  42:                                                           int expect,
  43:                                                           int update) {
  44:          return unsafe.compareAndSwapInt(node, waitStatusOffset,
  45:                                          expect, update);
  46:      }
  47:   
  48:      /**
  49:       * CAS next field of a node.
  50:       */
  51:      private static final boolean compareAndSetNext(Node node,
  52:                                                     Node expect,
  53:                                                     Node update) {
  54:          return unsafe.compareAndSwapObject(node, nextOffset, expect, update);
  55:      }

.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }

可以看到用到了compareAndSwapObject和compareAndSwapInt方法，那么究竟是怎么用其来实现原子操作的呢？

我们以compareAndSwapObject方法为例，其源码大致如下：

   1:  UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSwapObject(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jobject e_h, jobject x_h))
   2:    UnsafeWrapper("Unsafe_CompareAndSwapObject");
   3:    oop x = JNIHandles::resolve(x_h); //待更新的新值，也就是UpdateValue
   4:    oop e = JNIHandles::resolve(e_h); //期望值,也就是ExpectValue 
   5:    oop p = JNIHandles::resolve(obj); //待操作对象
   6:    HeapWord* addr = (HeapWord *)index_oop_from_field_offset_long(p, offset);//根据操作的对象和其在内存中的offset，计算出内存中具体位置
   7:    oop res = oopDesc::atomic_compare_exchange_oop(x, addr, e, true);// 如果操作对象中的值和e期望值一致，则更新存储值为x，反之不更新
   8:    jboolean success  = (res == e); 
   9:    if (success) //满足更新条件
  10:        update_barrier_set((void*)addr, x); // 更新存储值为x
  11:    return success;
  12:  UNSAFE_END

.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }

从上述源码可以看到，compareAndSwapObject方法中的第一个参数和第二个参数，用于确定待操作对象在内存中的具体位置的，然后取出值和第三个参数进行比较，如果相等，则将内存中的值更新为第四个参数的值，同时返回true，表明原子更新操作完毕。反之则不更新内存中的值，同时返回false，表明原子操作失败。

同样的，compareAndSwapInt方法也是相似的道理，第一个，第二个参数用来确定当前操作对象在内存中的存储值，然后和第三个expect value比较，如果相等，则将内存值更新为第四个updaet value值。

由于原始的方法使用比较麻烦，所以在AQS中进行了封装，大大简化了操作：

   1:    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
   2:      private static final long stateOffset;
   3:      private static final long headOffset;
   4:      private static final long tailOffset;
   5:      private static final long waitStatusOffset;
   6:      private static final long nextOffset;
   7:   
   8:      static {
   9:          try {
  10:              stateOffset = unsafe.objectFieldOffset
  11:                  (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("state"));
  12:              headOffset = unsafe.objectFieldOffset
  13:                  (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("head"));
  14:              tailOffset = unsafe.objectFieldOffset
  15:                  (AbstractQueuedSynchronizer.class.getDeclaredField("tail"));
  16:              waitStatusOffset = unsafe.objectFieldOffset
  17:                  (Node.class.getDeclaredField("waitStatus"));
  18:              nextOffset = unsafe.objectFieldOffset
  19:                  (Node.class.getDeclaredField("next"));
  20:   
  21:          } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
  22:      }
  23:   
  24:      /**
  25:       * CAS head field. Used only by enq.
  26:       */
  27:      private final boolean compareAndSetHead(Node update) {
  28:          return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);
  29:      }
  30:   
  31:      /**
  32:       * CAS tail field. Used only by enq.
  33:       */
  34:      private final boolean compareAndSetTail(Node expect, Node update) {
  35:          return unsafe.compareAndSwapObject(this, tailOffset, expect, update);
  36:      }
  37:   
  38:      /**
  39:       * CAS waitStatus field of a node.
  40:       */
  41:      private static final boolean compareAndSetWaitStatus(Node node,
  42:                                                           int expect,
  43:                                                           int update) {
  44:          return unsafe.compareAndSwapInt(node, waitStatusOffset,
  45:                                          expect, update);
  46:      }
  47:   
  48:      /**
  49:       * CAS next field of a node.
  50:       */
  51:      private static final boolean compareAndSetNext(Node node,
  52:                                                     Node expect,
  53:                                                     Node update) {
  54:          return unsafe.compareAndSwapObject(node, nextOffset, expect, update);
  55:      }

.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }

可以在其他项目中作为小模块进行引入并使用。这样使用起来就非常方便了：

   1:   
   2:      /**
   3:       * Creates and enqueues node for current thread and given mode.
   4:       *
   5:       * @param mode Node.EXCLUSIVE for exclusive, Node.SHARED for shared
   6:       * @return the new node
   7:       */
   8:      private Node addWaiter(Node mode) {
   9:          Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
  10:          // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
  11:          Node pred = tail;
  12:          if (pred != null) {
  13:              node.prev = pred;
  14:              if (compareAndSetTail(pred, node)) {
  15:                  pred.next = node;
  16:                  return node;
  17:              }
  18:          }
  19:          enq(node);
  20:          return node;
  21:      }

.csharpcode, .csharpcode pre
{
font-size: small;
color: black;
font-family: consolas, "Courier New", courier, monospace;
background-color: #ffffff;
/*white-space: pre;*/
}
.csharpcode pre { margin: 0em; }
.csharpcode .rem { color: #008000; }
.csharpcode .kwrd { color: #0000ff; }
.csharpcode .str { color: #006080; }
.csharpcode .op { color: #0000c0; }
.csharpcode .preproc { color: #cc6633; }
.csharpcode .asp { background-color: #ffff00; }
.csharpcode .html { color: #800000; }
.csharpcode .attr { color: #ff0000; }
.csharpcode .alt
{
background-color: #f4f4f4;
width: 100%;
margin: 0em;
}
.csharpcode .lnum { color: #606060; }

参考文档：

https://blog.csdn.net/qqqqq1993qqqqq/article/details/75211993

CompareAndSwap原子操作原理的更多相关文章

  1. Atomic原子操作原理剖析

    前言 绝大部分 Objective-C 程序员使用属性时,都不太关注一个特殊的修饰前缀,一般都无脑的使用其非默认缺省的状态,他就是 atomic. @interface PropertyClass @ ...

  2. Linux Kernel CMPXCHG函数分析

    原文地址:http://blog.csdn.net/penngrove/article/details/44175387 最近看到Linux Kernel cmpxchg的代码,对实现很不理解.上网查 ...

  3. 同步（Synchronization）

    多线程应用程序的存在,在运行打开一个潜在的多线程安全的接入资源. 两个线程相同的资源可能会以意想不到的方式改变相互干扰. 例如.一个线程可以覆盖有一个线程改变或使应用程序进入一个潜在的无效的状态未知. ...

  4. java并发机制锁的类型和实现

    synchronized 和 volatile,是最基础的两个锁! volatile是轻量级锁,它在多核处理器开发中保证了共享变量的可见性.即当一个线程修改一个共享变量时,其他线程能够读到这个修改的值 ...

  5. C++程序员面试题目总结(涉及C++基础、多线程多进程、网络编程、数据结构与算法)

     说明:C++程序员面试题目总结(涉及C++基础知识.多线程多进程.TCP/IP网络编程.Linux操作.数据结构与算法) 内容来自作者看过的帖子或者看过的文章,个人整理自互联网,如有侵权,请联系作者 ...

  6. Java并发之原子变量和原子引用与volatile

    我们知道在并发编程中,多个线程共享某个变量或者对象时,必须要进行同步.同步的包含两层作用:1)互斥访问(原子性):2)可见性:也就是多个线程对共享的变量互斥地访问,同时线程对共享变量的修改必须对其他线 ...

  7. Java 理论与实践: 流行的原子——新原子类是 java.util.concurrent 的隐藏精华（转载）

    简介: 在 JDK 5.0 之前,如果不使用本机代码,就不能用 Java 语言编写无等待.无锁定的算法.在 java.util.concurrent 中添加原子变量类之后,这种情况发生了变化.请跟随并 ...

  8. 《Java并发编程实战》第十五章 原子变量与非堵塞同步机制 读书笔记

    一.锁的劣势 锁定后假设未释放.再次请求锁时会造成堵塞.多线程调度通常遇到堵塞会进行上下文切换,造成很多其它的开销. 在挂起与恢复线程等过程中存在着非常大的开销,而且通常存在着较长时间的中断. 锁可能 ...

  9. Java多线程并发编程之原子变量与非阻塞同步机制

    1.非阻塞算法 非阻塞算法属于并发算法,它们可以安全地派生它们的线程,不通过锁定派生,而是通过低级的原子性的硬件原生形式 -- 例如比较和交换.非阻塞算法的设计与实现极为困难,但是它们能够提供更好的吞 ...

随机推荐

  1. MySQL主从介绍、配置主从、测试主从同步

    6月28日任务 说明:有不少同学不能一次性把实验做成功,这是因为还不熟悉,建议至少做3遍17.1 MySQL主从介绍17.2 准备工作17.3 配置主17.4 配置从17.5 测试主从同步有的同学,遇 ...

  2. c 程序之 最大公约数 和 最小公倍数

    1.最大公约数     30  10  -> 10 #include<stdio.h> /* 求最大公约数 辗转相减法 36 --16 4 */ int main(){ int a, ...

  3. jQuery九宫格抽奖

    <div id="box"> <div class="content content-1">1</div> <div ...

  4. GItBook命令使用(持续更新)

    GitBook基本命令 gitbook init //初始化目录文件 gitbook help //列出gitbook所有的命令 gitbook --help //输出gitbook-cli的帮助信息 ...

  5. LeetCode 链表题 ( Java )

    leetcode 237. 删除链表中的节点 链接:https://leetcode-cn.com/problems/delete-node-in-a-linked-list/ 示例 : 输入: he ...

  6. Flask蓝图遇到的问题

    欢迎加入python学习交流群 667279387 最近在使用flask开发一个业余学习项目,由于之前都是"小打小闹",整个程序都是放在一个文件夹里面的,也没有注意这个问题.这次项 ...

  7. 使用 nginx 实现虚拟主机

    当多个系统需要部署的时候,有系统访问很小,为了节省成本,就需要将多个系统部署到同一台服务器上,怎么在同一台服务器上,完成不同系统的部署和访问,就需要使用虚拟主机实现. 使用端口实现虚拟主机 配置 ng ...

  8. Binary Search Tree analog

    Description Binary Search Tree, abbreviated as BST, is a kind of binary tree maintains the following ...

  9. java的传参究竟是按值传递的还是按引用传递的

    这里来弄清楚Java的传参究竟是按值传递的还是按引用传递的. 形参和实参 传参的概念里,有形参和实参的区分.形参是定义方法名和方法体的时候使用的参数,目的是用来接收调用该方法的时候传入的参数:实参是调 ...

  10. 深入学习 OLED Adafruit_SSD1306库（8266+arduino）

    QQ技术互动交流群:ESP8266&32 物联网开发 群号622368884,不喜勿喷 单片机菜鸟博哥CSDN 1.前言 SSD1306屏幕驱动库,最出名应该就是u8g2,读者可以参考 玩转u ...