原子类CAS的底层实现
原子类使用
public class CASDemo {
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(666);
// 获取真实值,并替换为相应的值
boolean b = atomicInteger.compareAndSet(666, 2019);
System.out.println(b); // true
boolean b1 = atomicInteger.compareAndSet(666, 2020);
System.out.println(b1); // false
atomicInteger.getAndIncrement();
}
}
实现源码
/**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndIncrement() {
return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
} /**
* valueOffset
*/
public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 6214790243416807050L; // setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
private static final long valueOffset; static {
try {
// 获取下面 value 的地址偏移量
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
} private volatile int value;
// ...
} // unsafe.getAndAddInt
public final int getAndAddInt(Object obj, long valueOffset, long expected, int val) {
int temp;
do {
temp = this.getIntVolatile(obj, valueOffset); // 获取快照值
} while (!this.compareAndSwap(obj, valueOffset, temp, temp + val)); // 如果此时 temp 没有被修改,就能退出循环,否则重新获取
return temp;
}
UnSafe 类
- Unsafe 是 CAS 的核心类,由于 Java 方法无法直接访问底层系统,而需要通过本地(native)方法来访问, Unsafe 类相当一个后门,基于该类可以直接操作特定内存的数据。Unsafe 类存在于 sun.misc 包中,其内部方法操作可以像 C 指针一样直接操作内存,因为 Java 中 CAS 操作执行依赖于 Unsafe 类
- 变量 vauleOffset,表示该变量值在内存中的偏移量,因为 Unsafe 就是根据内存偏移量来获取数据的
- 变量 value 用 volatile 修饰,保证了多线程之间的内存可见性
CAS的缺点
- 循环时间长开销很大
- 如果 CAS 失败,会一直尝试,如果 CAS 长时间一直不成功,可能会给 CPU 带来很大的开销(比如线程数很多,每次比较都是失败,就会一直循环),所以希望是线程数比较小的场景
- 只能保证一个共享变量的原子操作
- 对于多个共享变量操作时,循环 CAS 就无法保证操作的原子性
- 引出 ABA 问题
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