转自:http://www.blogjava.net/mstar/archive/2013/04/24/398351.html

Atomic 从JDK5开始, java.util.concurrent包里提供了很多面向并发编程的类. 使用这些类在多核CPU的机器上会有比较好的性能.
主要原因是这些类里面大多使用(失败-重试方式的)乐观锁而不是synchronized方式的悲观锁.

1. incrementAndGet的实现

public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}

首先可以看到他是通过一个无限循环(spin)直到increment成功为止.  
循环的内容是
1.取得当前值
2.计算+1后的值
3.如果当前值还有效(没有被)的话设置那个+1后的值
4.如果设置没成功(当前值已经无效了即被别的线程改过了), 再从1开始.

2. compareAndSet的实现

 public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

直接调用的是UnSafe这个类的compareAndSwapInt方法
全称是sun.misc.Unsafe. 这个类是Oracle(Sun)提供的实现. 可以在别的公司的JDK里就不是这个类了

3. compareAndSwapInt的实现

 /**
* Atomically update Java variable to <tt>x</tt> if it is currently
* holding <tt>expected</tt>.
* @return <tt>true</tt> if successful
*/
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,
int expected,
int x);

可以看到, 不是用Java实现的, 而是通过JNI调用操作系统的原生程序.

4. compareAndSwapInt的native实现
如果你下载了OpenJDK的源代码的话在hotspot\src\share\vm\prims\目录下可以找到unsafe.cpp

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSwapInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x))
UnsafeWrapper("Unsafe_CompareAndSwapInt");
oop p = JNIHandles::resolve(obj);
jint* addr = (jint *) index_oop_from_field_offset_long(p, offset);
return (jint)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e;
UNSAFE_END

可以看到实际上调用Atomic类的cmpxchg方法.

5. Atomic的cmpxchg
这个类的实现是跟操作系统有关, 跟CPU架构也有关, 如果是windows下x86的架构
实现在hotspot\src\os_cpu\windows_x86\vm\目录的atomic_windows_x86.inline.hpp文件里

inline jint     Atomic::cmpxchg    (jint     exchange_value, volatile jint*     dest, jint     compare_value) {
// alternative for InterlockedCompareExchange
int mp = os::is_MP();
__asm {
mov edx, dest
mov ecx, exchange_value
mov eax, compare_value
LOCK_IF_MP(mp)
cmpxchg dword ptr [edx], ecx
}
}

在这里可以看到是用嵌入的汇编实现的, 关键CPU指令是 cmpxchg
到这里没法再往下找代码了. 也就是说CAS的原子性实际上是CPU实现的. 其实在这一点上还是有排他锁的. 只是比起用synchronized, 这里的排他时间要短的多. 所以在多线程情况下性能会比较好.

代码里有个alternative for InterlockedCompareExchange
这个InterlockedCompareExchange是WINAPI里的一个函数, 做的事情和上面这段汇编是一样的
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms683560%28v=vs.85%29.aspx

AtomicInteger的源码说明

/**
内部使用一个int字段用来表示一个value值,借助compareAndSwap实现原子更新
**/
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 {
//这个值标示了value在对象中的位置,compareAndSet的时候会使用到这个值
valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
} private volatile int value; /**
* Creates a new AtomicInteger with the given initial value.
*
* @param initialValue the initial value
*/
public AtomicInteger(int initialValue) {
value = initialValue;
} /**
* Creates a new AtomicInteger with initial value {@code 0}.
*/
public AtomicInteger() {
} /**
* Gets the current value.
*
* @return the current value
*/
public final int get() {
return value;
} /**
* Sets to the given value.
*
* @param newValue the new value
*/
public final void set(int newValue) {
value = newValue;
} /**
* Eventually sets to the given value.
*
* @param newValue the new value
* @since 1.6
*/
public final void lazySet(int newValue) {
//这里直接给内存位置赋值,不需要设置内存屏蔽,在某些情况下效率高
unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, newValue);
} /**
* Atomically sets to the given value and returns the old value.
*
* @param newValue the new value
* @return the previous value
*/
public final int getAndSet(int newValue) {
for (;;) {
int current = get();
if (compareAndSet(current, newValue))
return current;
}
} /**
* Atomically sets the value to the given updated value
* if the current value {@code ==} the expected value.
*
* @param expect the expected value
* @param update the new value
* @return true if successful. False return indicates that
* the actual value was not equal to the expected value.
*/
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
} /**
* Atomically sets the value to the given updated value
* if the current value {@code ==} the expected value.
*
* <p>May <a href="package-summary.html#Spurious">fail spuriously</a>
* and does not provide ordering guarantees, so is only rarely an
* appropriate alternative to {@code compareAndSet}.
*
* @param expect the expected value
* @param update the new value
* @return true if successful.
*/
public final boolean weakCompareAndSet(int expect, int update) {
return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
} /**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndIncrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
} /**
* Atomically decrements by one the current value.
*
* @return the previous value
*/
public final int getAndDecrement() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current - 1;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
} /**
* Atomically adds the given value to the current value.
*
* @param delta the value to add
* @return the previous value
*/
public final int getAndAdd(int delta) {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + delta;
if (compareAndSet(current, next))
return current;
}
} /**
* Atomically increments by one the current value.
*
* @return the updated value
*/
public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
} /**
* Atomically decrements by one the current value.
*
* @return the updated value
*/
public final int decrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current - 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
} /**
* Atomically adds the given value to the current value.
*
* @param delta the value to add
* @return the updated value
*/
public final int addAndGet(int delta) {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + delta;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
} /**
* Returns the String representation of the current value.
* @return the String representation of the current value.
*/
public String toString() {
return Integer.toString(get());
} public int intValue() {
return get();
} public long longValue() {
return (long)get();
} public float floatValue() {
return (float)get();
} public double doubleValue() {
return (double)get();
}

关于lazySet的说明: http://stackoverflow.com/questions/1468007/atomicinteger-lazyset-vs-set

java中的CAS的更多相关文章

  1. Java中的CAS原理

    前言:在对AQS框架进行分析的过程中发现了很多CAS操作,因此有必要对CAS进行一个梳理,也便更清楚的了解其原理. 1.CAS是什么 CAS,是compare and swap的缩写,中文含义:比较交 ...

  2. Java中的CAS实现原理

    一.什么是CAS? 在计算机科学中,比较和交换(Conmpare And Swap)是用于实现多线程同步的原子指令. 它将内存位置的内容与给定值进行比较,只有在相同的情况下,将该内存位置的内容修改为新 ...

  3. 沉淀再出发:java中的CAS和ABA问题整理

    沉淀再出发:java中的CAS和ABA问题整理 一.前言 在多并发程序设计之中,我们不得不面对并发.互斥.竞争.死锁.资源抢占等等问题,归根到底就是读写的问题,有了读写才有了增删改查,才有了所有的一切 ...

  4. java高并发系列 - 第21天:java中的CAS操作,java并发的基石

    这是java高并发系列第21篇文章. 本文主要内容 从网站计数器实现中一步步引出CAS操作 介绍java中的CAS及CAS可能存在的问题 悲观锁和乐观锁的一些介绍及数据库乐观锁的一个常见示例 使用ja ...

  5. Java并发--Java中的CAS操作和实现原理

    版权声明:本文为博主原创文章,遵循CC 4.0 by-sa版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明. 本文链接:https://blog.csdn.net/CringKong/article/deta ...

  6. 转:Java中的cas

    引自:https://blog.csdn.net/mmoren/article/details/79185862 本篇的思路是先阐明无锁执行者CAS的核心算法原理然后分析Java执行CAS的实践者Un ...

  7. Java多线程:CAS与java.util.concurrent.atomic

    锁的几种概念 悲观锁 总是假设最坏的情况,每次获取数据都认为别人会修改,所以拿数据时会上锁,一直到释放锁不允许其他线程修改数据.Java中如synchronized和reentrantLock就是这种 ...

  8. 从同步原语看非阻塞同步以及Java中的应用

    非阻塞同步:基于冲突检测的乐观并发策略,通俗讲就是先进行操作,如果没有其他线程争用共享数据,那操作就成功了,如果争用数据有冲突那就采用其他的补偿措施(最常见的就是不断重试直到成功),这种乐观的并发策略 ...

  9. java高并发系列 - 第22天:java中底层工具类Unsafe,高手必须要了解

    这是java高并发系列第22篇文章,文章基于jdk1.8环境. 本文主要内容 基本介绍. 通过反射获取Unsafe实例 Unsafe中的CAS操作 Unsafe中原子操作相关方法介绍 Unsafe中线 ...

随机推荐

  1. 关于.NET编译的目标平台(AnyCPU,x86,x64)

    转载:http://blog.sina.com.cn/s/blog_78b94aa301014i8r.html 今天有项目的代码收到客户的反馈,要求所有的EXE工程的目标平台全部指定成x86,而所有D ...

  2. 第七篇、CSS3新增属性

    <!-- 1.透明度 opacity(设置不透明度):0.2: --rgba --background-color:rgba(255,0,0,0.8); 2.块阴影和圆角阴影 --box-sha ...

  3. CentOS7 systemctl的使用

    # 查看正在运行的服务 systemctl # 查看某个服务的状态 systemctl status httpd.service # 启动服务 systemctl start  foo.service ...

  4. hdu 5009 Paint Pearls

    首先把具有相同颜色的点缩成一个点,即数据离散化. 然后使用dp[i]表示涂满前i个点的最小代价.对于第i+1个点,有两种情况: 1)自己单独涂,即dp[i+1] = dp[i] + 1 2)从第k个节 ...

  5. Linux之CentOS下vsftp安装及配置相关操作

    1.安装ftps——vsftpd: #yum install vsftpd 2.指定上传下载目录配置: 如:用户名:xxx,需指定目录:/xxx/xxx #useradd -d /xxx/xxx -s ...

  6. Linux 终端中常用的快捷键

    1. 移动光标快捷键 ctrl+f 向前移动一个字符 ctrl+b 向后移动一个字符 alt+f 向前移动一个单词 alt+b 向后移动一个单词 ctrl+a 移动到当前行首 ctrl+e 移动到当前 ...

  7. 安装Debian 7.8 过程,以及该系统的配置过程

    最近,我给自己的电脑安装了Debian操作系统,版本7.8 stable.Debian我相信大家都能了解,它是Ubuntu的基础,Ubuntu是基于Debian的unstable开发的.我安装这个系统 ...

  8. 鸟哥笔记:linux系统日志文件介绍

    简单的说日志文件就是记录系统活动信息的几个文件,例如:何时.何地(来源ip).何人(什么服务名称).做了什么操作.换句话说就是:记录系统在什么时候由哪个进程做了什么样的行为时,发生了什么事件等. 日志 ...

  9. HttpWebRequest中的SendChunked

    MSDN上说:When SendChunked is true, the request sends data to the Internet resource in segments. The In ...

  10. POJ1384完全背包问题

    题目大意:给你一个储蓄罐空的,和满的重量,然后给出各种硬币的价值和对应的重量,要你估计出储蓄罐里面硬币价值和最小为多少,注意要保证重量和恰好为给出满的重量解题思路:完全背包问题,只是求最小值,注意初始 ...